scbeuiz universidad panamericana 23
TRANSCRIPT
SCBEUIZ UNIVERSIDAD PANAMERICANA 23.
ESCUELA DE INGENIERIA - ‘hef
hey, ‘
CON ESTUDIOS INCORPORADOS A LA UNIVERSIDAD
NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO
IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE CONTROL PARA REDUCIR EL DESPERDICIO DE COBRE EN UNA PLANTA DE
CABLES TELEFONICOS
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA
AREA INGENIERIA INDUSTRIAL
P R E S E N T A
MAURICIO VACA GOMEZ
DIRECTOR DE TESIS: JOSE ANTONIO CASTRO D’FRANCHIS
MEXICO D.F. MAYO 1999
TESIS CON 123.80 FALLA DE ORIGEN Ate
UNAM – Dirección General de Bibliotecas
Tesis Digitales
Restricciones de uso
DERECHOS RESERVADOS ©
PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL
Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México).
El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor.
Le doy gracias a Dios que me ha permitido llegar hasta este punto tan importante
en mi vida.
A mis padres, que atin en los momentos mas dificiles e inciertos nunca me
negaron su apoyo incondicional. Les estoy etemamente agradecido.
A mi esposa ILEANA e hijos MAU y LALO que le dan la raz6n y trascendencia a
mi vida.
Amis hernanos: Alfonso y Maru
Francisco y Car
Ceci y David
Rosario y Rodrigo
Luis
Carlos
Eun y Susan
Para que siempre nos mantengamos unidos.
A todos mis maestros y companeros que estuvieron a mi lado y juntos
aprendimos.
Gracias Tofo, por todo el apoyo que me diste a lo largo de toda mi carrera.
INDICE GENERAL
INTRODUCCION
CAPITULO | : GENERALIDADES
1.1 La red telefonica de cables de cobre
1.1.1 La red telefonica urbana
1.2 Principios basicos del circuito de transmision
1.2.1 Resistencia
1.2.2 Conductancia
1.2.3. Capacitancia mutua
1.2.4 inductancia
1.3 Parametros de transmisién o secundarios
1.3.1. Impedancia caracteristica
4.3.2 Atenuaci6n de un cable
1.3.3 Defasamiento de ia sefal
1.3.4 El desbalance capacitive y diafonia (cross-talk)
1.4 El espectro de frecuencias de transmisi6n
1.5 Caracteristicas de los conductores
1.6 Escala AWG y milimétrica
Pagina
1
14
14
14
15
15
15
16
16
22
23
29
INDICE GENERAL
CAPITULO 2: PROCESO DE FABRICACION DE UN CABLE
TELEFONICO DE COBRE
2.1 Estirado y aisiamiento en tandem de un alambre de cobre
2.1.1 Componentes de una linea de estirado-extrusion
de alta velocidad
2.1.1.1 Desenroliador
2.1.1.2 Bloque de estirado 0 caja de estirado
- 2.1.1.3 Dancer
2.1.1.4 Recocedor
2.1.1.5 Extrusor principal y auxiliar
2.1.1.6 Extrusor auxiliar: cable foam-skin
2.1.1.7 Herramentales de extrusion
2.2 Pareado y cableado
2.3 Reunido y cubiertas
Pagina
33
34
36
38
44
44
56
61
62
69
71
INDICE GENERAL Pagina
’ CAPITULO 3: EL PROBLEMA DEL DESPERDICIO EN EL PROCESO DE
PRODUCCION DEL CABLE TELEFONICO DE COBRE
3.1 Diagndéstico del desperdicio generado en el proceso 73
3.2 Sistema tradicional de control 76
3.2.1 Estirado-aisiamiento tandem 76
3.2.2 Cableado 79
3.2.3 Reunido-cubiertas 81
3.2.4 Reporte mensual de desperdicio 81
3.2.5 Dignéstico del sistema tradicional de desperdicio 84
3.3 Un sistema de control util, confiable y oportuno 86
3.3.1 Precision 86
3.3.2 Veracidad 87
3.3.3 Oportunidad 88
3.3.4 Practico y sencillo 89
INDICE GENERAL Pagina
CAPITULO 4: IMPLEMENTACION DEL SISTEMA DE CONTROL
4.1 Modificacion del reporte de desperdicio 91
4.2 Estirado y aislamiento tandem 95
4.2.1 Sistema electronico de identificacion de materiales 96
4.2.2 Procedimiento de descarga de informacion en el
mdédulo de desperdicio 98
4.3 Sobrantes de cableado 105
4.4 Establecimiento de metas 108
CAPITULO 5: ACCIONES CORRECTIVAS Y RESULTADOS DE LA
IMPLEMENTACION DEL SISTEMA DE CONTROL
5.1 Estirado y aislamiento 110
5.1.1 Control de temperatura en el espumado de foam-skin 411
5.1.1.1 Simulacién del sistema de control de
temperatura 414
5.1.2 Medicién de la temperatura del cobre 117
5.1.3 Instalacién de una grafica de advertencia 419
INDICE GENERAL
5.2 Sobrantes de cableado
5.3 Resultados
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA
Pagina
122
123
127
129
INTRODUCCION
La ingenieria es una disciplina mental de desarrolto de ideas, que tiene por finalidad
resolver problemas practicos. Las herramientas de analisis que permiten al ingeniero
depurar y aplicar sus ideas de solucién a la problematica son modelos matematicos, fisicos
y estadisticos.
Todo trabajo de ingenieria debe partir de un planteamiento claro y sistematico de la
problematica a analizar, para que ia totalidad de {os factores que influyen en el problema
puedan ser sometidos a los procedimientos adecuados de discernimiento.
El boceto y Iluvia de ideas tienen una importancia preponderante en la actividad
ingenieril, ya que muchas soluciones propuestas, que en un Principio podrian sonar
imposibles o impracticas, suelen convertirse en las mejores opciones, una vez que han sido
sometidas a posteriores analisis de mayor profundidad.
El presente trabajo aborda cada uno de los planteamientos antes mencionados. En el
capitulo uno se da una idea general de la materia a tratar que son los cables telefonicos.
Dentro de esta materia existe un proceso de fabricacién que se detalla en el capitulo dos.
Con estos dos capitulos se fundamentan una serie de acciones correctivas que son el
instrumento para lograr un ahorro economico a la empresa. Estas acciones correctivas asi
como sus resultados se detallan en el capitulo cinco.
La base de este trabajo es el planteamiento de un problema real, que existia en una
planta productiva, e! cual se aborda en el capitulo tres. Este problema es la falta de control
del desperdicio de cobre y por !o tanto la falta de informaci6n para sustentar acciones
concretas para reducir el desperdicio a lo largo del proceso.
El objetivo del trabajo es la correcta implementacién de un sistema de contro! que
tenga como resultado informacion que guie acciones para la reduccién del desperdicio.
Los resultados positivos esperados de esta implementacion se ven reflejados en el
capitulo cinco.
CAPITULO |, GENERALIDADES
El presente capitulo tiene como objetivo el identificar las caracterisitcas principales de
los cables telefénicos de cobre asi como los diferentes tipos de redes de telefonia en que
son utilizados; también se estableceran las caracteristicas eléctricas basicas que
determinan la calidad de fabricacién y buen funcionamiento con que debe contar cualquier
cable telefonico.
1.1 La red telefénica de cables de cobre
La red telefonica brinda el servicio mas difundido en la sociedad urbana actual. A
pesar de fas grandes ventajas de las fibras opticas y los avances de jos sistemas
inalambricos de comunicacién, el par torcido de cobre es, hoy en dia, entre los usuarios 0
abonados y la central que presta e! servicio, un medio barato y confiable para la red
telefonica de distribucion.
Para lograr un buen desempeno, los cables telefonicos deben combinar las caracteristicas
eléctricas que permiten que sus pares sean lineas de transmision adecuadas, con la
proteccién necesaria para un larga vida util. En los cables de uso exterior ja cubierta de
polietileno negro esta disenada para resistir la exposicién prolongada a la radiaci6n solar, la
humedad y otros agentes ambientales. En la figura 1.1 se puede observar un tipico cable
telefonico.
Esquema de un cable doble armado
relleno para uso directamente enterrado.
Cubierta de potietiteno color negro
Cinta de acere corrugado
Cinta reunidora (binder) ‘ ane Compuesto de relleno
NAM ! . Ndcleo — . “A! Copolimero adherido a tas
cintas de aluminio y acero
Compuesto de relleno
“. Conductores de cobre suave con PE celutar y
Capa externa solida (faam skin).
fig 1.4
En una instalacién subterranea, con frecuencia los cables estan sumergidos en agua.
La cinta de aluminio de los cables, adherida a la cubierta de polietileno, es una barrera
eficaz contra la humedad, que debe complementarse con un sistema de sobrepresi6n,
evitande la entrada de agua en caso de dafo a la cubierta. Si no es factible usar
sobrepresion, es recomendable usar cables rellenos. Los cables hasta 300 pares de uso
aéreo, cuentan con la opcidn de un mensajero de acero para facilitar la instalaci6n.
Para obtener jas caracteristicas eléctricas necesarias en distancias muy variadas. se
deben cumplir con varios diametros de conductor donde el aislamiento del mismo es de
polietileno o polipropileno. Los cables para uso en interiores tienen cas) siempre cubierta y
aislamiento de PVC. Este material es menos resistente a ia intemperie y eléctricamente no
permite distancias tan grandes como el polietileno, pero resulta adecuado para su
aplicacién en cableados de edificios y casas habitacion por la ventaja de no propagacién de
fuego en caso de incendio. Los cables de este tipo se usan para instalaciones de telefonia.
interfones y redes de datos de baja velocidad.
La conexién de la red externa con el usuario es llamada acometida telefonica. La
forma comun de realizarla es un forma aérea, con un solo par de conductores de cobre
grueso (1.0 mm) para que soporte su propio peso y con aislamiento de PVC para
intemperie. Existen variantes en esta aplicacion para el caso de conexién subterranea o
necesidades especiales, como blindaje eléctrico o grandes distancias de instalacion. En
este ultimo caso, se usa conductor de acero recubierto de cobre o se agrega un mensajero
de acero.
4.1.1 La red telefénica urbana
Las redes telefonicas urbanas se componen de centraies telefonicas y de una serie
de instalaciones para llegar hasta el Ultimo usuario (abonado) y poder asi intercomunicarlo
con otros. La central telefénica es el lugar donde se concentran las llamadas y se efectuan
las comunicaciones. En la fig. 1.2 se puede observar una red tipica urbana.
RED TELEFONICA
CENTRAL “A" CENTRAL “B"
RED DIRECTA
CABLE TRONCAL EKC, EKS
HELITEL
Po RED PRINCIPAL
SCREB @ | °D PD
& cD CLAVES
PD RED SECUNDARIA © Punto de dispesion
ASPB, SCREEH e
PD L_] Cujade distribucion
cD PO ABONADO 2X 18 FIG 12 ICeV, EKILEKC
a) Red troncal
£s la red que intercomunica a dos centrales. En esta parte del sistema, los canales de
la red no estan asignados a un abonado o a un usuario especifico, sino que se utiliza
cualquier canal libre para transmitir. El numero de pares o canales requeridos entre
centrales se determina de acuerdo al numero de liamadas entre las mismas. Los cables de
la red troncal eran generalmente de tipo seco presurizados con aire seco para evitar el
ingreso de humedad y pueden ir desde 900 hasta 1200 pares de cobre en calibres 22 AWG
(.64 mm) y calibre 24 AWG (.51). Lo anterior en virtud de que !a distancia entre centrales
puede ser considerable.
En esta etapa pueden usarse técnicas de multicanalizacién, es decir, transmitir varias
sehales por un mismo canal. Para este propdsito, los cables MIC (Modulacion de impulsos
Codificados) y los cables de fibra Optica son adecuados. Actualmente en México, todos las
troncales se instalan en fibra Optica.
b) Red principal
En esta seccién de la red que interconecta a la central! telefonica con las cajas de
distribucién, las cuales se encargan de enviar la sefial entre la central y los puntos de
dispersion al abonado.
Esto origina la necesidad de contar con un par de conductores de cable para cada
usuario, por to que e! cable utilizado para este propdsito es de tipo polilam de hasta 2400
pares en el calibre 26 AWG (0.40 mm) en ductos de 100 mm o hasta 1800 del 26 en ductos
de PVC de 75 mm.
c) Red secundaria
Es la parte de la red que interconecta a la caja de distribucién con los puntos de
dispersion, para llegar posteriormente al abonado. Esta seccion es predominantemente
aérea, es decir va entre postes. El cable utilizado para este fin es del tipo autosoportado
ASPB. Cuando esta red tiene algunos puntos subterraneos, los cables adecuados son del
tipo polilam o SCREBH de hasta 300 pares, ya que esta es la capacidad de una caja de
distribucion.
En areas suburbanas, con baja densidad de poblacion puede no justificarse la
construccién de canalizacion y haber alguna limitacién para usar red aérea. En estos casos
se puede usar un cable relleno y armado (SCREBhf) directamente enterrado.
d) Red de abonado
Es Ja seccién de la red que lleva la sefial de los puntos de dispersion hasta e! usuario
final, distribuyendo la tinea telefonica dentro de la casa habitacion o edificio. Esta parte
cubre distancias muy cortas, aparte de haber sido disefiada para uso interior basicamente.
El uso en interiores exige el cumplimiento de normas de seguridad contra incendios.
El cable que conecta la terminal de red publica con el usuario se llama de acometida:
para red aérea se usa normalmente el cable 2 x 18, o un cable blindado en zonas con
problemas de interferencia. También existen acometidas del tipo subterranea. Actualmente
las compafias de servicio telefonico se encuentra estudiando la posibilidad de cambiar toda
la red a una nueva que pueda ofrecer en un futuro la posibilidad de transmision de audio,
video y datos.
1.2 Principios basicos del circuito de transmision
En los cables convencionales para comunicaciones, se necesita un conductor de ida y
otro de retorno para cerrar el circuito eléctrico. Estos conductores generalmente van en
pares con los dos conductores torcidos entre si; ja capacidad de un cable se expresa en
numeros de pares. En algunos paises de Europa se usan cuadretes formados por 4
conductores torcidos entre si; en un cuadrete se tienen pares independientes.
Otro arreglo comun para alta frecuencia es el de 2 conductores concéntricos
formando un cable coaxial. En la fig. 1.3-se pueden observar los diferentes tipos de
arreglos asi como la representaci6n grafica del circuito de transmisi6n.
ia A > oi
2 S
Cy Cy
B
A B B
OO *OO a
‘OOs PAaR CUADRETE PAR COAXIAL
fig. 1.3
También este circuito de transmision puede representarse como un circuito
equivalente (fig 1.4) el cual el consta de una fuente de energia, un transmisor, una linea de
transmisién y un receptor. Los cuatro elementos de! circuito equivalente representan los
parametros eléctricos primarios: resistencia (R), capacitancia mutua(C), conductancia(G) e
inductancia(L)
L = Inductancia del par
R = Resistencia del conductor
G = Conductancia
C = Capacitancia de! par
fig 1.4
10
1.2.1 Resistencia ( R )}
Es la oposicién que presenta ef conductor al paso de la corriente. Al vencer la
resistencia del conductor se produce calor, lo cual implica una peérdida de energia. Es
inversamente proporcional al area de la seccién transversal de! conductor. Al vencer la
corriente ja resistencia del conductor se produce calor, lo cual implica una pérdida de
energia. La resistencia a corriente directa, también llamada resistencia ohmica, que es la
que se especifica en las normas.
Resistencia 6hmica
La resistencia 6hmica es la oposicién que presenta al flujo de electrones un
conductor eléctrico.
La resistencia a corriente directa de un conductor eléctrico, formado por un alambre
de cualquier material esta expresado por ja siguiente formula:
Rec = P*(L/A)
en donde: L= Longitud del Conductor
A= Area seccional de! Conductor
P= Resistividad volumétrica del material del conductor o resistencia especifica
11
El valor de la resistividad por unidad de masa para el cobre que ha normalizado ia
‘ACS (International Association Copper Standard) a 20°C y 100% de conductividad es
0.15328 ohm -gramo/m2. Para su aplicacién practica, la resistividad se suele dar por
volumen.
Los valores mas usados en diferentes sistemas de unidades son:
1.7241 pohms - cm
0.67879 pohms - pulgadas
10.371 omhs - cm / pie**
17.241 omhs - mm?/Km**
** Estos son los valores mas utilizados para el calculo de la resistencia de
conductores eléctricos.
Los valores para el aluminio grado EC con 61% de conductividad a 20°C segun IACS,
son:
2.828 pohms - cm
1.1128 ywohms - pulgadas
17.002 cm / pie**
28.28 omhs - mm?/Km**
Cuando se trata de conductores cableados, ja resistencia a la corriente se
incrementa, ya que la longitud de los hilos poseen una longitud mayor que las capas
12
inferiores, esto tiene como consecuencia un factor de cableado (kc) que determina ef
incremento de la resistencia:
R=P*(L/A)*Ke en ohms
donde: Kc=incremento de la resistencia por efecto del cableado.
El factor de cableado depende del numero de conductores, de la forma del
conductor, de la clase de cableado y del paso de cableado.
Durante la operacién de un cable, uno de los cambios mas apreciables en sus
componentes son los incrementos en resistencia, esto es debido a los cambios de
temperatura, por lo tanto la resistencia (R2) a una temperatura cualquiera Tz en funcion de
(R1) auna temperatura T1 distinta de 20 grados celcius estara dada por:
R2 =R1*(44[a*(T2-11)}
Donde a se denomina Coeficiente de correccién por temperatura a 20°C (68°F) (IACS}
y es igual a: 1/(T-20°C) Donde T es el punto de intersecci6én de la recta con el eje de las
ordenadas y que va variando de acuerdo al material.
VALORES DE t
MATERIAL T
Cobre suave 234.5
Cobre semiduro 241.0
Cobre duro 246.3
Aluminio 6% 228.0
Bronce 313.3
13
1.2.2 Conductancia (G )
Representa la imperfeccion del dieléctrico para impedir el flujo de corrente. La
conductancia a la corriente directa es el inverso de la resistencia del aislamiento. La
conductancia a corriente alterna representa las pérdidas por corriente de fuga del capacitor.
1.2.3 Capacitancia mutua (C)
Es ta capacidad del aislamiento que separa a 2 conductores de almacenar energia en
forma de campo eléctrico, cuando existe una diferencia de potencial entre dichos
conductores.
Se expresa como la relacién entre la carga eléctrica almacenada en el dieléctrico y la
diferencia de tensidn entre conductores.
1.2.4 Inductancia (L)
La inductancia es una medida de qué tan intenso es el campo magnético creado por
una cierta corriente en el conductor. La inductancia mutua indica qué efecto inductivo tiene
entre si los conductores de un par, y es funcién de la distancia que separa a dichos
conductores.
14
1.3 Parametros de transmisién o secundarios
Representan el efecto que sufre {a sefal al viajar en el cable. También se les llama
parametros secundarios. Son consecuencia de interaccién entre parametros basicos del
par.
1.3.1 impedancia caracteristica (Z):
En definicién general es la oposicién al paso de la corriente alterna. Consta de una
parte real (o activa) que limita la magnitud de la corriente y una parte reactiva que determina
el defasamiento de la misma, se expresa en Ohms. En un cable la relacién entre la
resistencia (parte activa) y la capacitancia e inductancia (parte reactiva) forman la
impedancia caracteristica que es independiente de la longitud pero varia con ia frecuencia
de la sefial. A este parametro se refieren las normas de cable, es importante especificaria
porque ja conexion del cable a equipos 0 componentes de impedancia distinta produce
reflexion de sefal.
1.3.2 Atenuacién de un cable (a)
Es la pérdida de energia que sufre una sefal eléctrica conforme es transmitida a lo
largo de un cable. La atenuacién depende primordialmente de la frecuencia de transmision,
del material de los conductores, de ja constante dieléctrica de los aislamientos y de jas
15
dimensiones de! cable, incluyendo la longitud. La atenuacion se define como la relacion
logaritmica de la potencia inicial con la potencia final en una linea de transmision.
1.3.3 Defasamiento de la sefial (p):
Es el retraso en fase que sufre la sefal recibida con respecto a la sefal original. Se
debe a la capacitancia e inductancia del cable, varia con la frecuencia de la sefial y su valor
se determina por la constante de fase (f).
1.3.4 El desbalance capacitivo y Diafonia (cross-talk)
Desalance capacitivo
Como ya se mencioné antes la capacitancia es {a propiedad que permite el
almacenamiento de electricidad entre dos conductores aislados entre si cuando existe una
diferencia de potencial entre ellos, es decir, es la propiedad de los conductores aislados de
almacenar energia en forma de campos electrostaticos, asi como la capacitancia coaxial es
la capacidad de un conductor aislado o alma de aimacenar energia eléctrica en si mismo.
En polietileno sdlido, la capacitancia coaxial va en funcién de! didmetro sobre
aislamiento debido a que la constante dieléctrica del plastico siempre es la misma; en el
“foam skin’, la capacitancia coaxial va en funcion de la cantidad de aire contendida dentro
dei alma (en las burbujas del polietiieno espumoso), debido a que la constante dieléctrica
del aire es diferente ala constante dieléctrica del polietileno.
16
Por lo tanto como su nombre lo indica, un desbalance, es una desigualdad o
desequilibrio de capacitancias. Es la diferencia entre los valores de capacitancia de dos
ramas de un circuito idealmente simétrico. Por ejemplo: en un cable blindado de
conductores gemelos hay generalmente alguna desigualdad en los valores de capacitancia
entre cada uno de los conductores y el blindaje; si el cable fuera perfectamente simétrico y
uniforme en toda su longitud, habria igualdad absoluta entre dichos valores. En la fig. 1.5
podemos ver esto de un mado grafico.
Una de las pruebas que se realizan mas comunmente es la prueba para determinar el
valor de “desbalance capacitivo de par a tierra “ de cada uno de los conductores, esta
prueba se realiza conectando un par det cable a tierra y comparando el valor de desbalance
capacitivo contra los demas pares del cabie.
Et desbalance capacitivo de par a tierra es la prueba eléctrica de mas importancia en
un cable debido a que es muy comun y requiere de un monitoreo detallado. La falla de
algunos de los pares en esta prueba tiene gran repercusion en el uso del cable como se
describe a continuacion.
Diafonia o cross talk
Entre dos circuitos telefénicos paralelos, a causa de la mutua induccion y de los
desbalances capacitivos que existen entre los distintos conductores, se establecen
acoplamientos electromagneticos y electrostaticos que dan lugar a una transferencia
reciproca de energia. Este paso de energia de un circuito (que induce o disturba) a otro
(que es el disturbado) se llama “Diafonia” y puede llegar a ocasionar que una conversacion
17
DESBALANCE
DESBALANCE AC = Gyo + Cog > Cup - Con
DESBALANCE AR =R,-R,
R, +R,
fig. 4.5
que se esta transmitiendo sobre un par se oiga sobre otro par cercano, Este fendmeno
aumenta con la frecuencia de la sefial. Para el disefio del cable se toma en cuenta que el
defecto de diafonia depende de la geometria del pareado y del cableado ademas de tos
desbatances. En Ia fig. 1.6 podemos observar esto de un modo grafico.
18
Para aminorar los defectos, los desbalances deben mantenerse al minimo posible y
los pasos de pareado deben ser cortos, parejos a lo largo del cable y distintos entre si en
pares cercanos. Una técnica para disminuir el acoplamiento promedio entre los pares de un
cable consiste en no dar posiciones fijas a los pares a lo largo de todo e| cable, sino
mezclar sus posiciones relativas en forma aleatoria, para esto se utilizan los posicionadores
random en cableado.
Circuito
cioturbarte
Teledseforia
Curcuto
disturbado
J *Longuud del cable Pe = Potencia de entrada (cizcuito chsturberte) Pe Potencia de salida (circuito cisturbente) Pps Potencia de salda por acoplamiente
(Par achafonie) Pie Potencia de salida por acoplamiento
(Telecafonie)
Fig 1.6
Los desbalances de capacitancia en un cable aumentan cuando existe cualquiera de
las siguientes condiciones:
a) Diferencias entre los diametros de almas
b) Diferencias en los espesores de aislamiento
19
c) Torcido no uniforma de los pares
d) Longitudes de paso similares de los pares
e) Proximidad y paralelismo en los pares
f) Diferencias en la capacitancia coaxial de las almas
g) Mala impregnacién en cabies rellenos
Algunas definiciones en Diafonia son las siguientes:
Fuente de disturbio:
Puede ser un aparato telef6nico, un repetidor de voz, etc.
Par disturbante.
Es el que esta conectado a una fuente de disturbio.
Par disturbado.
Es aquel que recibe energia inducida por un par disturbante.
Para-diafonia.
Es la potencia inducida por el par disturbante y recibida en la terminal cercana por e!
par disturbado.
Tele-diafonia.
Es la potencia inducida por el par disturbante y recibida en la terminal lejana por el par
disturbado.
20
Como se menciona anteriormente, uno de los factores necesarios para aminorar el
efecto de la diafonia es reducir al minimo los desbalances capacitivos, en especial el de par
a tierra, por esta razon, se ha trabajado en mejorar el proceso en las diversas Causas que
interfieren en dichos desbalances.
Estudiosos del tema a !o largo del tiempo han encontrado que las principales causas
que originan un desbalance de capacitancia son: mai centrado de los conductores, diametro
de! conductor, diametro del aislamiento y capacitancia coaxial. Se ha encontrado que las
variables mencionadas son muy importantes ahadiendo ademas: la baja adherencia det
plastico en el conductor y los grumos, no obstante, el centrado en el conductor no presenta
grandes problemas siempre y cuando no sea excesiva la excentricidad y la capacitancia
coaxial, el didmetro del aistamiento y el diametro de cobre estén dentro de valores
nominales.
En especial se ha encontrado que la capacitancia coaxial es la mas importante para
garantizar la calidad del producto debido a que si se controla se mantiene un equilibrio
electrostatico en el alma; tomando en cuenta esto, nos enfocaremos principalmente a!
analisis del control de la capacitancia coaxial en el producto.
La diafonia aumenta con la frecuencia de la sefial y depende de la geometria dei
pareado, del cableado, de los desbalances capacitivos y de la mutua induccién que existen
entre los conductores. Para aminorar los efectos, los desbalances deben mantenerse al
minimo posible y los pasos de pareado deben de ser cortos, parejos a lo largo del cable y
21
distintos entre si en pares cercanos. La estimacion de la diafonia se hace por métodos
estadisticos.
Para medir ta diafonia se inyecta una sefal de prueba en par y se mide la induccion
en los pares vecinos. Si la jectura se hace en el extremo opuesto a donde se inyecta la
senal se le llama telediafonia, asi se hace en cables telefonicos. Si la lectura se hace en el
mismo punto donde se inyecta la sefal se {e llama para-diafonia, asi se hace en enlaces
digitales.
1.4 Espectro de frecuencias
Entre los sistemas de comunicacién tenemos algunos que son principalmente a base
de cables tales como telefonia o datos y otros que se transmiten principalmente por aire y
en los que el cable conecta solo al transmisor o receptor con la antena, estos son radio AM
y FM, television VHF y UHF, banda civil, radar, onda corta y microondas. Todos ellos de uso
cotidiano. Al ir aumentando la frecuencia se pasa de los cables en pares a los Coaxiales y
después a las guias de onda.
En la figura 1.7 se muestra ef espectro electromagnético que muestra en forma
aproximada la seccién del mismo que ocupan distintas sefiales y en la parte inferior los
cables que se usan para transmitirlas.
22
Frecuencia en lhe,
Srworvrsenaalt i tss
Una seccion del espectro de especial interés es la regién optica. En esta banda no se
acostumbra diferenciar las sefiales por su frecuencia sino por la longitud de onda. Va desde
la regién de ultravioleta hasta el infrarrojo lejano. En este rango de frecuencias es donde se
transmitén las sefiales por fibra optica.
1.5 Caracteristicas de los conductores
El cobre es el metal mas comtin en los conductores para comunicacion, el conductor
sdlido de cobre natural es la primera opcién si la aplicacion lo permite: se usa una cuerda
cuando se necesita flexibilidad y cobre estahiado cuando se va a usar soldadura 0 se quiere
dar una proteccién contra la oxidacién.
23
Otros conductores que se utilizan normalmente son:
- Aluminio en mallas de cables coaxiales en combinacion con cintas
aluminizadas, su conductividad eléctrica es aproximadamente e! 60% de la del cobre
suave.
- Acero recubierto de cobre en cables coaxiales o acometidas telefonicas, da
una mayor resistencia a la tension, su conductividad eléctrica es entre 20 y 40% de la
del cobre suave, dependiendo de la proporcién entre e! drea de acero y la de cobre.
El rapido crecimiento y los avances tecnolégicos han creado una creciente demanda
de conductores de alto desempefio y gran confiabilidad (high performance an reliability).
Para cumplir estos requerimientos fa industria cablera ha desarrollado una gran
variedad de conductores especiales que pueden satisfacer los requisitos mas increibles y
nunca pensados; para que estos conductores cumplan con sus funciones deberan cumplir
con los siguientes requisitos:
1.- Conductividad eléctrica.
2.- Control! de diametro: es muy importante obtener un diametro consistente que
permita a su vez un espesor y un diametro de aislamiento constante. Como producto
terminado se requiere de control de adherencia entre el conductor y ei aislamiento para que
permita conectorizarlo.
3.- Control de peso.
24
4.-Vida flexible (flexlife): para aplicaciones que requieran gran resistencia a la flexion
(ameses, mantenimiento e instalacién) y/o sometidos a vibracion.
5.- Esfuerzo mecanico: elongacion, alargamiento.
6.- Conectorizacién (calidad en las terminaciones), los cables deberan terminase
soldados 0 con terminales.
7.-Estabilidad (fisica y mecanica): que las propiedades se mantengan durante la vida
del conductor.
1.5.1 Materiales base para conductores
Para aplicacién de conductor eléctrico tenemos cuatro clases utilizadas actuaimente.
Estos son en orden de importancia:
- Cobre
- Aleaciones de cobre
- Aluminio
Cobre
Existen tres tipos de cobre, “electrolitic tough pitch” (ETP) libre de oxigeno (OF) y
“silver bearing". El cobre ETP, su nombre viene de! proceso de refinacion, es por mucho el
mas utilizado debido a su gran produccién y su precio mas bajo. Pero debido al significativo
contenido de oxigeno, el cobre ETP es muy susceptible a la pérdida de la ductibilidad
cuando se expone a atmésferas que contengan hidrégeno a temperaturas elevadas. Esta
condicién conocida como "Hydrogen embrittlement” ocurre cuando el hidrogeno se combina
25
con el oxigeno en ef cobre. En esas aplicaciones especiales se utiliza cobre libre de
oxigeno, como su nombre |o indica. No existe un cantidad significante de oxigeno presente
en el cobre y puede resistir una emodrittement en una atmosfera de hidrégeno a
temperaturas superiores a los 400° C. Debido a la gran pureza del cobre ETP su
conductividad es de aproximadamente 105% de conductividad (IACS).
El cobre “silver bearing” es practicamente un cobre ETP o OF, porque contiene mas
de 30 onzas/ton. de plata . La adicion de plata incrementa la temperatura de recocido del
cobre, pero tiene muy poco efecto en las propiedades mecanicas o fisicas.
En aplicaciones de conductores flexibles, los conductores a base de cobre
generalmente tienen excelentes propiedades electricas exclusivas, superiores al 100% de
conductividad IACS.
Debido a su sencilla fabricacion, el control de diametro y peso es sencillo. El
esfuerzo de tensi6n es en promedio 38.000 ps. (262 N/mm2) 0 con 10 6 12% de
elongacion.
Aleacion a base de cobre
Para poder suministrar materiales con mejores propiedades mecanicas, se fabrican
aleaciones en las que simplemente se agregan uno o mas materiales al cobre, esto afecta
la conductividad como veremos.
26
-Cobre - Cadmio
Cuando se trata térmicamente bien el cobre-cadmio tiene 90% de
conductividad (IACS); tiene un promedio de esfuerzo mecanico de 60.000 psi (420 N/mm2)
con 10% de elongacion
-Cobre - Cromo
Tiene una conductividad de 85% (IACS) con un esfuerzo de tension de
60.000 psi (420 N/mm2) con 10% de elongacién. Su fabricacién es muy complicada debido
principalmente a su naturaleza abrasiva. Ocasionalmente no es bueno si tienen muchas
variaciones en sus propiedades.
-Cobre - Cadmio - Cromo {Aleacién 135)
Esta aleacion es la mas utilizada, principalmente para cables para avion, su
uso se debe principalmente a su alta conductividad de esfuerzo mecanico y es facil
encontrarla en el mercado. La conductividad es de 90% (IACS) y su esfuerzo tipico de
90.000 psi (480 N/mm2) con 70% de elongacion.
Aluminio
El aluminio y las aleaciones de aluminio se utilizan ocasionalmente, es
relativamente economico y su peso es menor. Tiene e! problema de Ia terminacién ya sea
mecanica 0 soldada. Su conductividad es de 61% (IACS) con 15.000 psi (103 N/mmz2) con
15% de elongacion.
27
Recubrimientos metalicos
En general el cobre es considerado como un conductor eléctrico, sin embargo tiene
problemas en cuanto a la soldabilidad, resistencia de contacto, asi como resistencia a
elevadas temperaturas. Para compensar estas deficiencias los conductores se recubren
con otros metales como plata, estafio, niquel, oro, asi como aleaciones como niquel /
estafio, niquel / plata.
Caracteristicas de aislamientos y cubiertas
En generat los cables de comunicaciones para uso exterior su aislamiento es de
poliolefinas: polietileno o polipropileno por sus propiedades eléctricas. Para cumplir con
normas de seguridad en interiores se usa PVC 0 plasticos fluorados, se puede tlegar a usar
poliolefinas en interiores si se adicionan con retardantes de flama o se tiene una cubierta de
PVC suficientemente gruesa. En comunicaciones no se usan hules u otros materiales
termofijos.
A continuaci6n se mencionan algunas propiedades de los plasticos antes
mencionados:
a} PVC
Cloruro de polivinilo: existen algunas formulaciones que pueden tener un desempefio
deseable desde temperaturas de — 55° C hasta 105°C. Los compuestos estandar
trabajan en un rango de —20°C hasta 60°C, Pueden disefiarse otras muchas
formulaciones de PVC dependiendo de ta aplicacién final. Por esta razon, el
compuesto puede cambiar notablemente en flexibilidad y propiedades eléctricas, asi
28
como en costo. Los valores tipicos de constante dieléctrica pueden variar desde 3.5
hasta 6.5, la resistencia de aislamiento varia con la temperatura ambiente.
b) Polietileno (sdlido y celular)
Es un compuesto muy bueno para aislamiento en lo que se refiere a propiedades
eléctricas. Posee una constante dieléctrica baja muy estable a altas frecuencias: asi
como una alta resistencia de aislamiento. En términos de flexibilidad, e! polietileno
puede ser clasificado como duro o muy duro, dependiendo del peso molecular y la
densidad. El polietileno de baja densidad es el mas flexible
1.6 Escala AWG y milimétrica
El sistema AWG fue inventado en Estados Unidos por J.R. Brown en 1875. Es
también conocido como calibres Brown & Sharp, sus siglas significan: American Wire
Gauge que es el sistema americano de calibres.
Este sistema es usado principalmente en Estados Unidos y Latinoamérica y sirve para
asignar los diametros a los conductores de cobre y sus aleaciones.
Los calibres o tamafios de alambre representan aproximadamente Jos pasos
sucesivos én el proceso de estirado de alambre. Los numeros son retrogresivos, es decir un
numero grande denota un alambre delgado y viceversa. Todos estos calibres estan
29
basados sobre una formula matematica, y para definirlos se le dio al calibre 4/0 AWG el
diametro de 0.460" y al calibre 36 AWG el diametro de 0.005”.
Los calibres intermedios estan basados en una progresién geomeétrica la cual se
define en 39 reducciones iguales de area entre el calibre 4/0 y el 36 y su relacion entre
calibre y calibre es la siguiente:
39 0.005
~ 0.460
92
1,09E-2 == 890527
Diadmetro del siguiente numero de calibre menor = D x 1.122932
Diametro del siguiente numero de calibre menor = D x 0.890526
De esta progresién geométrica se concluye que cada calibre representa un 20.5% de
reduccién de area y un 12.2 de reduccién de diametro.
Otros sistemas de calibres han sido usados por muchos afos, pero su uso ha sido
muy limitado en Estados Unidos. Sin embargo ei sistema métrico o milimétrico de alambres
esta ampliamente aceptado en muchos paises europeos especialmente en Alemania,
30
Francia, Italia e Inglaterra. En este sistema los tamafos de los calibres son especificados
directamente por el diametro en milimetros.
La base de este sistema es la asignacién de numeros progresivos a los calibres
progresivos llamando 0.1 mm al diametro No. 1, 0.2 mm al diametro No.2, etc.
La aceptacion definitiva del sistema métrico presenta un problema en el intercambio
de partes entre los Estados Unidos y los paises de Europa, debido a que solamente un
numero minimo (uno o dos calibres) de AWG coinciden directamente con los didmetros
listados en el sistema métrico.
31
CAPITULO 2: PROCESO DE FABRICACION DE UN CABLE TELEFONICO DE COBRE
El proceso de fabricacién de un cable telefénico se compone basicamente de tres
grandes procesos:
a).- Estirado - Aistamiento
b).- Cableado - Reunido
c).- Cubiertas
En el siguiente capitulo se desarrollaran cada uno de estos pasos para la fabricacion
de un cable y se denotaran las particularidades de cada uno segun sea la familia de cables
que se vaya a fabricar. Cabe mencionar que se tratara con mayor precision el proceso de
estirado-aislamiento por ser en éste donde se genera !a mayor parte del desperdicio. En el
siguiente diagrama se puede observar todo el proceso de fabricacion de un cable telefonico.
32
DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA FABRICACION DE UN CABLE TELEFONICO
y—O—O—O— I}
Almacen de Esturado Estirado Asslamtento Inspecein Transporte a alam bron de grueso intermedo pareace
cobre
-rN re] (i) oa 06 2 7 02 Qs We
Reun:do ‘Fransporte a Inspecerén Cableado Pareado reunido
03 {\ \ D
[el we) le? Vv Inspeces én Cubtertas Inspecerén Transporte al Almacen de
producto Fig 21 almacen termmnado
2.1.Estirado y asilamiento en tandem de un alambre de cobre
Este doble proceso es el primer paso para la elaboracién de un “alma” que es la
unidad basica en ta construccién de un cable telefonico ya que un par de almas forman
entre si el circuito basico de transmisién: un emisor y un receptor. Es tan importante esta
unidad que la produccién en una planta de cables telefonicos se mide en millones de
metros alma.
33
Las demandas actuales en la fabricacién de cables telefonicos ha traido como
consecuencia desarrollos de sistemas integrados de extrusion de alambres telefonicos con
dispositivos automaticos de medicién y control. En la actualidad estas instalaciones son
capaces de operar con velocidades de produccién de hasta 2000 - 2500 metros por minuto,
mientras que hace 5 6 10 afios las velocidades comunes eran de 1000 a 1200 m/min. Las
velocidades mayores a 2500 m/min. causan dificultades con la tension del alambre, la
extrusion, el enfriado y e! embobinado.
Para obtener un producto de alta calidad todos los parametros que infiuyen en el
funcionamiento fina! del alambre deberan mantenerse bajo estrechos limites y esto sdlo
sera posible cuando todas las condiciones tanto de la materia prima como del equipo de
proceso se satisfacen.
En ja fabricacién de estas almas el proceso de estirado fino y aislamiento esta en
tandem, es decir en la misma maquina de estirado se acopla un extrusor que aisla el cable
ya estirado, de esta manera no puede desligarse un proceso de otro ya que corren en la
misma linea y a la misma velocidad.
2.1.1.- Componentes de una linea de tandem esitrado-extrusion de alta velocidad
Las lineas tandem de estirado-extruido consisten en varios componentes con cierta
flexibilidad los cuales permiten manejar una variedad de especificaciones de alambres y
materiales. Los componentes son los siguientes se pueden ver en la fig. 2.2.
34
Medider 6pnco de
Sin De secedoy
capacitomerre
Fig. 2.2
a) Desenrollador
b) Maquina de estirado 0 bloque de estirado
c) Transmision
d) Dancer
e) Recocedor
f) Extrusor principal y auxiliar con sus dispositivos para pigmento c/u
seccion movil
Enrrollador dual de alta velocidad
g) Canal de enfriamiento por rociado con sistema de agua de circuito cerrado y una
35
h) Sistema de enfriado multi-paso con enfriamiento por rociado y cabeza para
medicién de capacitancia
}) Medicor doptico de diametro
j) Probador de chispa
k) Enrotlador dual automatico de alta velocidad
a continuacién describiremos los componentes mas importantes de la linea.
2.1.1.1.- Desenrollador:
El desenrollador es e{ sistema que alimenta la maquina de estirado y se clasifica de
acuerdo al tipo de material y calibre que se utilizara, sin embargo para el proceso de
estirado de un cable telefénico sdlo se utiliza el desenrollador para tonga de alambre o
alambron. Este desenrollador funciona de la siguiente manera: en el caso de estirado
grueso de alambre o alambrén (asi es como se recibe el material en la planta) se usa el
cono de entrada que consiste en una campana tubular. La tonga se situa debajo del
desenrollador y el alambre asciende en posicién vertical hasta llegar a un rodillo donde el
alambrén gira dirigiéndose a los rodillos de alimentacién del bloque de estirado (fig. 2.2).
Este tipo de desenrollador tiene montado un alambre de acero en la parte inferior de
la campana formando un rectaéngulo perpendicular al eje de la misma, siendo su finalidad el
parar el funcionamiento de la linea debido a la formacién de una “coca”, que es un doblez
dei alambre que de no detener la maquina puede provocar un reventon en el cobre y parar
todo el proceso de estirado.
36
Una vez que ha terminado e! proceso de estirado grueso el alambre ha pasado de
5/16” (7.93 mm) a calibre 9 (2.91 mm) y el material es depositado en una “tonga” que es la
que se ensefia en la fig. 2.2; es una estructura tubular en forma de tambor abierto por uno
de sus extremos con un centro sujeto Unicamente en su parte inferior. El alambron se
encuentra enroliado y flejado para que no se enrede e| material. Estas tongas son llevadas
de ta maquina de estirado grueso a la de estirado fino mediante un montacargas.
Para dar una continuidad a! proceso e! material de una tonga se solda al de otra y asi
cuando se termina una inmediatamente se gira e! desenrollador hacia !a nueva y asi no se
tiene que detener ia operacién.
37
2.1.1.2.- Bloque de estirado o caja de estirado
El proceso de estirado o trefilado es en el cual un metal en forma de alambr6én es
reducido en su area transversal al ser pasado por un dado de diametro menor al del
material original por medio de una fuerza de traccion.
Las maquinas estiradoras usualmente se dividen en cuatro categorias arbitrarias de
acuerdo al tamano del alambre estirado:
a).- Estirado grueso: alambrén de 3/8” 0 5/16” a 14 AWG 150-500 hp
b).- Estirado intermedio: de 15 (1.449) a 30 AWG (0.255 mm) 72-200 hp
c).- Estirado fino: de 30 (0.255) a 45 AWG (0.045mm) 20-100 hp
d).- Estirado ultrafino: 46 AWG (0.0398 mm) y menores 20 hp 6 menos
Para la construccion de cualquier cable telefénico sdlo se llega hasta el estirado
intermedio, es decir el calibre mas pequefio que podriamos encontrar seria un 30 AWG, sin
embargo los mas comunes para un cable telefonico son el 24 y el 26 AWG.
El bloque de estirado consiste fundamentalmente en una caja que contiene fos dados
montados en portadados, los “capstans” 0 poleas de traccion y el lubricante o solucién de
estirado.
38
Existe otra clasificacion de maquinas de estirado segun el lubricante que usan, éstas
son las llamadas maquinas secas ya que a diferencia de las dos anteriores que son
lubricadas con emulsi6n de agua y aceite éstas son lubricadas por un polvo seco de jabén,
no son cerradas y no tienen tanques externos de jubricante como las otras.
Los principales componentes de una caja de estirado son:
a) Transmisi6n:
Como ya se menciono esta es la caracteristica que diferencia el disefo de la
maquina y existen basicamente dos tipos:
- Cénicas: tienen multiples captans en un solo eje de transmisién. La circunferencia
disminuye sucesivamente en cada capstan de un eje. Una construccidn tipica consiste en
cuatro ejes con 3 a 5 anillos de diferente diametro. Esto hace que el costo y ei espacio
requerido por estas maquinas sea bajo. Sus desventajas son un mayor mantenimiento a los
capstan, el alambrado relativamente complicado y que el deslizamiento esta determinado
por el diametro de! anillo, que puede variar con el desgaste.
Una variante de este tipo de maquina consiste en engranes planetarios de igual
diametro sobre un mismo eje. La transmision llega a! anillo exterior, y la velocidad se va
teduciendo sucesivamente a través de los engranes en cada polea hacia atras para
absorber la elongacion del alambre.
39
- Tandém: tiene capstans movidos individualmente para cada dado, por lo general
arregiados en finea horizontal. Tienen la ventaja de ser mas faciles de alambrar,
especialmente en caso de estirado grueso. El control de tension y e! enfriamiento es mejor y
el deslizamiento es determinado por la transmision. Su mayor desventaja es el alto costo
del tren de engranes y ocupan un mayor espacio.
b) Sistema de Soluble:
Consiste en un aceite especial en emulsién con agua aproximadamente entre el 4% y
el 15% dependiende de la aplicacién. Mientras mas fino es el alambre estirandose, mas
ligera debera ser la sotucién y viceversa. Las funciones de esta solucién son:
- Lubricar la regién de contacto dado-alambre
- Enfriar el dado
- Detergencia, limpiar residuos de suciedad en el alambre
-Arrastrar los finos de cobre generados en el dado para que posteriormente sean
filtrados.
Ademéas, debe ser resistente a tas bacterias, estable con la temperatura (en el rango
de trabajo) y no generar espuma.
c) Poleas de estirado:
Las poleas de estirado en cualquier maquina de trefilado tienen la finalidad de dar
traccion al material cuando acaba de pasar por un dado. La clasificacion que se les da de
acuerdo al material utilizado en su construccién es:
40
- Poleas de anillo de ceramica
-Poleas de acero
-Poleas de anillo de acero
La diferencia entre tos tres tipos de poleas como su nombre lo indica es que tanto los
anillos de ceramica como tos de acero se cuenta con un nucleo con tapas en sus dos lados.
La tapa extema se puede remover por medio de tomillos dejando el anillo libre por uno de
sus lados para su extraccion.
La ceramica posee mayor resistencia a la friccion, sin embargo cuando falla no queda
otra mas que cambiarlos ya que si se rectifican puede cambiar ta relaci6n de traccién que
es la diferencia de velocidad entre !a polea y el alambre y provocar roturas en el sistema.
d).- Dados de estirado: Estos son la principal herramienta para el estirado de alambre de cobre y aluminio.
Los materiales mas comunes en la fabricacién de éstos son:
- Diamante natural: son fabricados a partir de piedras de diamante natural, por lo que
su dureza y durabilidad son muy altas, siempre y cuando se corten en la orientacién
correcta, pues de no hacerlo bien se ovalaran rapidamente. Por su estructura cristalina
regular y compacta producen el mejor acabado superficial posible hasta la fecha y tienen un
44
bajo coeficiente de friccién. Sus principales desventajas son lo dificil de trabajarlos por su
alta resistencia a la abrasion y fragilidad.
Diamante sintético monocristalino: este es un desarrollo tecnoldgico reciente que
permite hacer crecer un pequefio diamante natural llamado “semilla’, éste se somete a
condiciones extremadamente elevadas y precisas de presion y temperatura para fabricar un
diamante artificial de mayor tamano a uno natural.
Diamante sintético policristalino: se fabrica a partir de pequefnos granos de diamante
natural que mediante un complicado proceso se hacen crecer y unirse entre si con
moléculas de cobalto. Segun e! tamajfio de las piedras y del proceso se obtienen diferentes
tamafios de grano. (cuadro 2.1)
0.
0.0
mm
0. 0.050 mm alambron
cuadro 2.1 tipos de grano en los dados de estirado
- Carburo de Tungsteno Cementado: comenzo a utilizarse en el estirado de alambre
desde 1922, debido a su mayor dureza y durabilidad comparado con los dados de acero
utilizados en ese entonces. Sus desventajas son un acabado superficial Aspero y una corta
vida util,
La geometria de un dado de estirado es la siguiente:
El dado en su forma interna se asemeja a un embudo y consta de cuatro partes:
42
-Cono de entrada:
Esta zona facilita la alimentaci6n adecuada de alambre y lubricante hacia el cono de
estirado. Para minimizar la abrasion del alambre a fa entrada en caso de vibracion y
desalineaci6n del dado, se requiere una campana muy pronunciada que se cierre
rapidamente. Por otro lado, una campana larga y suave debe favorecer la formacion de
presién de lubricante y promover la lubricacién hidrodinamica. Estos factores son
incompatibles y se debera tener un punto medio conveniente en la dimension del mismo.
-Cono de estirado:
Es fa siguiente zona dentro dei dado, aqui se inicia la deformacién de! alambre y por
{o tanto la parte que soporta el mayor esfuerzo de trabajo; también se le denomina angulo
de trabajo y esta es la parte mas critica del disefo del dado.
-Chumacera:
La funcion basica de la chumacera es mantener el diametro del dado a pesar del
posible desgaste y/o permitir su repulido sin necesidad de cambiarlo de calibre. En dados
convencionales la chumacera puede variar desde 0 hasta tanto como un 200% det
diametro. La objecion principal contra una chumacera muy larga es que supuestamente
incrementa la friccién y por tanto el esfuerzo de estirado que pueda asociarse con mayores
longitudes de chumacera.
43
-Cono de Salida:
Por lo general se dan especificaciones muy rigidas del Angulo de salida de dado, sin
embargo estas varian ampliamente entre fabricantes y usuarios de dados. En realidad el
limitado o nulo contacto del alambre con ta chumacera hace dudar que tenga alguna
importancia. Se recomienda un acabado redondeado para minimizar el raspar el alambre a
su salida del dado.
2.1,3.3..- Dancer
El dancer es un dispositivo usado como interfase entre la maquina estiradora y el
enrollador, controla la velocidad de este ultimo dependiendo de la entrega de la estiradora.
Su mecanismo consiste en una serie de poleas fijas y otras moviles que se desplazan en
guias verticalmente y dependiendo en la posicidn en que se encuentren se acciona un
roestato o potenciometro regulando asi la velocidad de toda la linea.
2.1.3.4.- Recocedor
Durante el proceso de trefilado de alambres de cobre, existe otra parte fundamental
ia cual consiste en un tratamiento térmico; sin el seria practicamente imposible desarrollar la
calidad necesaria en el alambre para las diversas aplicaciones requeridas como las
propiedades mecanicas y eléctricas especiales logradas unicamente a través de temples
determinados, estas propiedades son posibles disefiando programas especificos de
estirado que incluyan uno o varios recocidos que permitan proporcionarle al material las
caracteristicas finales deseadas.
44
Por esta razén es conveniente anotar algunos conceptos generales relacionados
con los efectos que produce el trabajado en frio sobre los metales y algunos mas acerca del
recocido en si.
Un material se considera trabajado en frio cuando su estructura granular se
encuentra distorsionada al final de una deformacidn plastica, es cuando una vez estirado el
conductor, el metal no regresa a su configuracién original, sino por lo contrario, permanece
deformado. Algunas de las consecuencias de este trabajo en frio en el material son: alta
resistencia a fa tension , resistencia eléctrica, incremento de dureza, y resistencia a la
corrosion.
Tomando en cuenta lo anterior y recordando que el estirado es un proceso de
deformacion plastica en frio, se deduce que un alambre que acaba de terminar este
proceso debe ser sometido a un tratamiento térmico de regeneracion estructural que le
permita recuperar sus propiedades originales y de esta forma poder seguir siendo estirado
© transformado el cable. A este proceso se le conoce como recocido.
E! proceso de recocido se divide en tres etapas:
a).- Recuperacion:
Se presenta a baja temperatura y durante ésta, e! material libera esfuerzos internos
incrementando asi su conductividad eléctrica, en esta etapa es muy dificil observar
aparentes cambios.
45
b).- Recristalizacion:
Conforme se eleva la temperatura comienzan a aparecer nuevos granos sin
deformaciones parecidos a los originales, ya se puede observar el cambio fisico del
conductor.
c).- Crecimiento de grano:
Los granos pequefios que aparecieron durante la etapa de recristalizacion,
aumentan de tamafio fusionandose con los granos deformados provocando una
disminucién de energia intema en éstos. Estos tres pasos pueden verse en la fig. 2.4.
Tama
ne
de gr
ano-
duct
ilid
aa”
Recuperacion Crecimiento de grano
| { Recristalizacaon
5 > 3 ; # i 2g : 5 :
& 3 Granos & : nuevos a .
Ductilidad :
i (Tiempo especificado . conslante en cada
"icios, © temperatura) icjos ye? t. < Cantidad de trabajo __. / emptrames® 5. NY
en frio 1 N ‘
Estructura original Trabajado Trabajado Recrista- Mas Recrista-Crecimiento Crecimiento
enfro en frioy —tizacionreerista- —‘lizacion de grano de grano recuperadoinicial lizacion completa parcial ~— completo
Fig.2.4
46
€s importante mencionar que durante el tratamiento de recocido existen factores que
influyen sobre las caracteristicas finales del conductor, estas son aigunas impurezas o
aleaciones de otros metales. En el cobre se han encontrado que pequenas impurezas de
antimonio y plata generan considerables problemas en el recocido observandose esto en la
elongacion final. Esta es otra razon importante para trabajar con la calidad de cobre
recomendada por el proveedor; en caso de los calibres intermedios el cobre de calidad
estandar puede no presentar grandes problemas en su recocido.
Por otro lado, el tiempo y !a temperatura son factores directos para proporcionar las
caracteristicas del material; en términos generales, a mayor temperatura el tiempo de
recocido se reduce y viceversa.
Existen dos métodos o sistemas basicos para /levar a cabo el recocido de alambres
de cobre:
a) Recocido estatico o en horno
b) Recocido dinamico o en linea.
1.- Recocido Estatico:
Es el método mas antiguo para recocer alambres y consiste en colocar las tongas o
bobinas de alambre estiradas unas sobre otras en la plataforma de un pequefo carro
llamado de recocido, el cual una vez cargado se cubre con una tapadera de forma cilindrica
(de acero al Cr - Ni) que lo cierra herméticamente por medio de una junta especial de goma
47
refrigerada por agua que impide la penetracién de aire exterior, inhibiendo asi la posible
oxidacion que se puede suscitar por el contacto con el oxigeno en el cobre recocido.
Posteriormente se conecta una bomba que produce un vacio asegurando con ésta
la aspiracién de aire y vapores formados debido a {a volatilizacion de los residuos de
lubricante de estirado. Finalmente el cable se introduce en el horno donde permanece el
tiempo establecido a la temperatura determinada para que el maternal quede
completamente recocido; por ultimo se retira e! carro y se deja enfriar para evitar
oxidaciones.
Es evidente que ei recocido estatico no es atractivo para plantas que requieren
trabajar a altas velocidades de produccion, ya que implica gran pérdida de tiempo de
operacién y manejo de materiales; éstas junto con otras desventajas, limitan el campo de
aplicacion de este método.
2.- Recocido Dinamico.
El recocido dinamico o en linea es un proceso ampliamente aceptado en la
fabricacion comercial de alambres recocidos para la manufactura de cables.
Existen tres métodos principales de recocido en linea:
a) Recocido por resistencia eléctrica
b} Recocido por induccion
c) Recocido por descarga incandescente
Nota: este ultimo no es muy conocido ni muy usado en Ia industria de cables.
48
a) Recocido por resistencia eléctrica.
El método mas comun de recocido dinamico, es ef conocido como “recocedor
continuo por resistencia eléctrica". En este método el voltaje es aplicado entre 2 poleas de
contacto unidas por el conductor de cobre: esto hace que a través del alambre circule una
gran cantidad de comiente a un bajo voltaje, generando una gran cantidad de calor por
efecto electroresistivo que finalmente aumenta la temperatura dei hilo y io recose. Esto
puede verse en la fig. 2.5
nen
Cooling tbe}
he wager |
sf
Fig. 2.5
49
b) Recocido por induccién.
En este método, el alambre a ser recocido pasa a través del primario de un
transformador formando un circuito eléctricamente continuo que se cierra en una polea de
contacto que sirve simultaneamente de entrada y salida del alambre, de esta manera, el
mismo alambre hace las veces de secundario del transformador con la particularidad de que
sdlo esta constituido por una Unica espira, después se induce en el alambre una corriente
alta pero a bajo voltaje para producir el recocido en el alambre.
Este tipo de recocedores es bueno para aplicaciones donde se requieren bajas
velocidades y temperaturas reducidas, ademas de ofrecer la ventaja de eliminar los cepillos
anulares de contacto disminuyendo las pérdidas por friccién muy comunes en los
recocedores de tipo electroerisivo, sin embargo tiene la desventaja de requerir un
transformador excepcionalmente grande para aplicaciones en equipos de alta velocidad de
estirado.
c) Recocido por descarga incandescente,
Este método consiste en lo siguiente: cuando un alto voltaje es aplicado entre 2
electrodos de una atmdésfera enrarecida, los gases presentes se ionizan. Los iones
cargados positivamente se desplazan hacia el catodo y son acelerados conforme atraviesan
e! campo eléctrico. Debido al bombardeo de los iones sobre el catodo se produce una
segunda emision de electrones que a su vez generan una “descarga incandescente”.
50
Si se hace que el catodo tenga una forma circular y se disefa el anodo de tal forma
que sirva de escudo al catodo (exceptuando la superficie interna), ta emulsion de electrones
puede enfocarse hacia el centro del tubo, lo que permite que al hacer pasar el alambre a
través de la descarga dentro de /a camara de vacio, se consiga que los electrodos dirijan su
energia cinética a éste, calentandolo instantaneamente hasta la temperatura deseada.
Las principales ventajas de este método son: la eliminacién de los problemas de
mantenimiento de las poleas de contacto que to suprimen y !a desaparicion del chisporroteo
por uso de éstas.
Existen 5 factores o criterios basicos a considerar en el disefo de equipos de
tecocido:
- El voltaje aplicado al alambre en movimiento debe ser tal que la corriente que
circule a través de él sea suficiente para recocerlo sin provocar la aplicacion de arcos
en los puntos de aplicacién de éste.
- El aumento de temperatura de! alambre debe efectuarse sin provocar ningun tipo de
oxidacién superficial.
- El alambre debe quedar frio y seco después de haber sido recocido.
- El recalentamiento del alambre para su posterior extrusion debe ser tal que facilite la
formacion de una buena union entre éste y el plastico fundido que se va a aplicar.
51
- Es preciso evitar que la coriente de recocido se filtre hacia otros elementos
mecanicos o piezas rotativas del equipo, pudiendo provocar fallas en éste o
accidentes graves.
El agua juega un pape! muy importante en el recocido, ya que tiene varias tareas:
enfria el conductor para después poder controlar su temperatura adecuadamente; controla
el recocido dei alambre evitando que se queme y se reviente antes de ser recocido; también
Proporciona un color uniforme al conductor. En este tipo de recocedores. la recamara del
recocedor tiene desfoques de agua que facilitan la recirculacion de ésta evitando asi que se
caliente y no cumpla sus funciones adecuadamente.
A la salida del tubo de enfriamiento, el conductor pasa a través de un soplador de
aire, el cual se encarga de limpiar la pelicula de agua del conductor y lo seca. Algunos
recocedores tienen un dado de estirado de diametro mayor que evita el paso del agua
antes del soplador.
El secado es una operacion simple pero de gran importancia, ya que si el alambre
no se encuentra completamente seco al momento de entrar a la cabeza extrusora, se
generan burbujas en el aislamiento y se tienen problemas de calidad en grumos y mala
adherencia del plastico.
52
Posteriormente, et alambre pasa por una serie de poleas las cuales sirven para
terminar de secar y enfriar el conductor; es importante mencionar que en esta zona se
encuentran unos guiadores de ceramica los cuales evitan la vibracién del conductor.
La operacién final de calentamiento se conoce como “precalentado”; et principio de
este proceso es el mismo que el de recocido, a diferencia que se utiliza una corriente y un
voltaje menor en donde el conductor se calienta aproximadamente a unos 110 °C.
Este recalentamiento casi no tiene efecto sobre el alambre de cobre pero afecta
profundamente las ‘propiedades del piastico al momento de la extrusién, entre ellas
encontramos:
- Incremento en la adherencia de! plastico al conductor de cobre.
- Reduccién del choque térmico que se produce cuando el plastico fundido es extruido
sobre el cobre frio.
- La eliminaci6n de pobre adherencia y huecos debido a los esfuerzos generados
durante la rapida solidificacién del plastico caliente sobre un conductor frio.
- Supresién de! encogimiento del piastico sobre el alambre al enfriarse.
- Aumento de la elongacién plastica.
- Disminucién de las fracturas termoplasticas durante las pruebas de doblado en frio.
- Accién de secado final que ayuda a disminuir las burbujas atrapadas entre el
aisiamiento.
53
Entre fas dos poleas del recocedor se encuentra una polea de tension, la cual en
algunos equipos tiene control unicamente mecanico y en algunos mecanico y electrénico;
en estas maquinas se usa como retroalimentacion del recocedor al tablero de la maquina
estiradora.
Esto se logra debido a que el alambre suave recocido esta sujeto a esfuerzos de
estirado en la linea y a fluctuaciones dentro del sistema del control de la maquina, que
afectan directamente la velocidad del flujo de masa del alambre dentro de! recocedor. Si por
ejemplo hubiera un decremento brusco en la velocidad de salida del alambre del recocedor
© se produjera un excesivo estirado en el alambre, el dancer caeria y la cadena unida a
éste accionaria un potencidmetro que sirve para ajustar fos controles de la maquina en
forma tal que se igualen las condiciones internas y externas de ésta y se evite un revent6n
del alambre.
Por otro lado también se tienen otros controles en el recocedor, como el control de
velocidad; este control funciona como un tacogenerador el cual lleva el control y referencia
de ia velocidad del alambre y ta velocidad de aplicacién de voltaje de recocido, es decir,
envia la sefal de control, que hace que la aplicacién de voltaje varie de acuerdo al
incremento o disminucién de la velocidad del alambre, evitando que el alambre se queme o
que el dancer se caiga y ocasione un reventén en el cobre. Este control se lleva a traves de
un PLC el cual toma Ja referencia de velocidad directo del tacometro de velocidad de linea.
Cabe mencionar que normalmente la aplicacion del voltaje es retrasada o defasada
con respecto a la velocidad del alambre. Esto es, que no se aplica voltaje hasta que una
54
cierta velocidad es alcanzada y que en este punto la aplicacion no es tota! sino gradual;
este comportamiento se puede ver en !a fig. 2.6, En el caso del precalentador el voltaje
empieza a aplicar hasta que la velocidad del alambre alcanza cerca de 100 m/min y en el
recocedor hasta llegar a los 300 m/min.
CURVA DE RECOCIDO Y PRECALENTADO
Recocido
Volt
aje
Precatentado
900 1200 1500 1800 2100
Velocidad (m/min)
g Fig 2.6
Los voltajes usados tanto en el recocido como en el precatentado dependen del
calibre del alambre a tratar, de la velocidad de la linea, de la conductividad del alambre con
que esta hecho y de los resultados de calidad que se desean.
55
2.1.1.5.-Extrusores principal y auxiliar
La extrusién de polimeros es muy importante para la manufactura de cables
telefonicos, constantemente se desarrollan nuevos sistemas de extrusion, plasticos y
herramentales para mejorar la calidad y productividad de tos transformadores de estos
productos.
Para producir alambres con aisiamiento de pared delgada de alta calidad a
velocidades altas, se deben emplear tornillos de extrusién especiales que puedan producir
una superficie lisa.
La zona de alimentacién y e} tomillo se deben disefiar de tal forma que se produzca
una fluidez del compuesto absolutamente regular sin pulsasiones.
—l motor y reductor deben ser capaces de hacer girar el tornillo a una velocidad
constantes sin vairaciones ciclicas o choques. Se recomiendan controles DC por tiristor,
dada la facilidad con la que se pueden sincronizar con el resto de la linea de extrusion,
especialmente el capstan de arrastre.
El nivel del compuesto en la tolva de alimentacién se debe mantener lo mas constante
posible para asi mantener una presion uniforme de alimentacion del compuesto en la
seccion de alimentacién del extrusor. Variaciones en esta presion pueden causar cambios
56
en las descargas del extrusor que resultaran en cambios de diametro del alambre y
capacitancia del conductor. En la fig. 2.7 se puede observar el extrusor principal.
TOLVA PARA SUCCIONADOR POLIETILENO
DE AIRE
CABEZA DE
, 1 EXTRUSION
YN NAN A AN C) T < \|
TRANS MISION aS Eee ao
PRINCIPAL MOTOR DE : TRANSMISION} TORNILLO ADAPTADOR
fig 2.7
Los controladores de temperatura del cilindro se deben disenar cuidadosamente para
proporcionar una temperatura constante. Las cuatro zonas de calentamiento del cilindro
estan equipadas con controladores de regulacién de temperatura que proporcionalmente
controlan tanto el calentamiento, como el enfriado de cada zona. Este control de calentado -
enfriado con funciones de salida de calentado y enfriado se detallan a continuaci6n:
a) El controlador cuenta con dos canales de salida, una para calentado y el otro para
enfriado. Dependiendo de la oscilacion de temperatura negativa 0 positiva detectada por el
termocople, el sistema de calentado o enfriado se gira de 0 a 100%, dependiendo de la
relacién PID (proporcional, integral y diferencial) requerido.
57
b) Los puntos de ajuste para ei calentado y enfriado se pueden ajustar de tal forma
independiente dentro de un amplio margen. Por |o tanto, el enfriado y calentado siempre
puede ajustar a las condiciones debidas de operaci6n.
La salida de calentado de este controlador esta conectada a los calentadores del
cilindro y la salida de enfriamiento al motor del ventilador. Se cuenta con amperimetros para
mediar jas corrientes que van a los elementos de calentamiento y a los ventiladores de
enfriado. Se cuenta también con perilias de ajuste en los instrumentos para ajustar los
rangos requeridos.
Este sistema de calentado-enfriado es capaz de proporcionar una estabilidad de
temperatura extraordinaria para ta extrusion de alambres telefénicos.
E! extrusor, el tomillo y la cabeza comprenden el corazén de una moderna linea de
aislamiento de alta velocidad. En la actualidad ya no resultan provechosas las cabezas
ajustables cuando se producen alambres con aislamientos de paredes deigadas a altas
velocidades, Por lo tanto, a continuacién se detallan los requerimientos para cabezas
centrales fijas:
- El alambre se debe centrar en forma adecuada
- La superficie del plastico extruido debe ser liso
- Se debe minimizar la resistencia al avance en el pasar del alambre a través de la
cabeza
58
- Los herramentales (dado y cartucho) deben ser capaces de ser cambiados rapida y
facilmente
- La vida util de ta herramienta debera ser larga
Los requerimientos arriba mencionados se pueden cubrir cuando Jos diferentes
componentes estan disefados para funcionar juntos en forma integral. Entre mas
homogeneizado esté el compuesto antes de llegar a la cabeza mas pequefio sera el dado
de extrusion. Es obvio que el angulo del dado también juega un papel importante en su
funcionamiento.
Como la presién de la cabeza aumenta con la disminucion en la seccion transversal
de extrusion, entonces la descarga del extrusor tambien debe disminuir, por lo que et mal
disefio de un dado puede hacer que la capacidad del extrusor no sea la suficiente.
Otro factor importante es la friccién entre el plastico y el dado, se puede reducir en
gran parte cuando se utilizan dados cortos y esto a su vez reduce ta posibilidad de un
sobrecalentamiento de ta superficie local que puede causar el deterioro del compuesto y
depositarse en la superficie del dado. En fa figura 2.8 podemos observar el diagrama de un
corte de herramenta! de la cabeza de extrusion.
Los compuestos como el PVC y otros materiales que contienen concentrados de color
son particularmente sensibles a este proceso de sobrecalentamienta en la superficie que
también causa una superficie de alambre aspera y puede impedir que el alambre se
encuenire bien centrado dentro del aislamiento.
59
CARTUCHO PARA FOAM SKIN TUERCA FRONTAL TUERCA TRASERA ANILLO DISTRIBUIDOR MEZCLADOR O PORTA DADO
DADO DE EXTRUIDO fig 28
GUIA PARA FOAM SKIN
1. 2. 3 4.
5. 6. 7.
La cabeza de extrusion debe estar disefiada para un cambio rapido de herramental de
extrusion. La cabeza consiste en un cuerpo principal y un cartucho de herramientas
removible. Las herramientas de extrusién se pre-ensamblan en este cartucho, que
posteriormente se puede sustituir facilmente por uno nuevo en pocos minutos ya que sdlo
60
es necesario aflojar algunos tomillos en la cabeza. En vista de que todas las partes de este
sistema se pueden intercambiar facilmente se debe tener mucho cuidado con su fabricacion
manteniéndose extremadamente rigidas durante su manufactura.
La guia tiene un inserto de diamante que !e proporciona una vida extremadamente
larga a esta herramienta. El dado de extrusion debe ser de carburo de tungsteno y el
interior del dado debe estar altamente pulido. Para la extrusion de! PVC y el polietileno
espuma, este tipo de dado ha probado ser un elemento esencial. Un dado normal de acero
se puede destruir después de usarse sdlo unos cuantos dias por el polietileno espuma. La
vida del dado de carburo de tungsteno es practicamente sin limite.
La superficie del distribuidor o nucleo también esta compuesto por un material
resistente a la abrasion que proporciona una larga vida de servicio a tan critica pieza. El
diametro del dado de extrusién equivale aproximadamente al diametro sobre el aislamiento,
excepto para aisilamientos de espuma. Con este sistema es posible reducir alambres
telefonicos a altas velocidades con una centricidad mayor a 0.9 y la concentricidad se
define como la relacién entre el grosor de la pared mas alta y mas baja en cualquier seccion
transversal del alambre.
2.1.1.6 Extrusor Auxiliar: ef cable Foam-Skin
La tecnologia de la manufactura de cables telefénicos ha sido vertiginosa en estas
ultimas dos décadas: en sus comienzos !os cables se aistaban con papel y eran cubiertos
con plomo. Hoy en dia se aislan con materiales poco creibles: con aire, esto, aunque
61
parezca increible se hace mediante una doble extusién simultanea de dos diferentes
materiales: el principal es un polietileno con un compuesto quimico que al ser extruido
genera burbujas de aire las cuales son contenidas con un segundo polietileno sdlido. A esta
composicién se le denomina foam skin. (Fig 2.9).
Pohetleno Foun
2.1.1.7 Herramentales de extrusion.
Los herramentales de extrusién utilizados para !a fabricacion de un cable tipo sotido y
foarn skin se describiran en siguiente apartado.
62
Herramental para polietileno sélido
En la figura 2.10 se muestra el cartucho de extrusion para un alma con polietileno
solido.
Fig. 2.10
El cartucho de extrusién es el encargado de distribuir el polietileno a través de todo el
herramental; en el interior de éste se alojan los diferentes herramentales. Practicamente es
el que contiene toda la tecnologia de la extrusion y de é| depende gran parte de las
caracteristicas del producto. Su tuerca trasera fija el herramental a la cabeza de extrusion y
su tuerca delantera detiene al dado aguantando toda la presion del plastico.
El cartucho esta fabricado de aceros con tratamientos especiales para evitar
deformaciones en altas temperaturas. No importa el calibre que se va a fabricar, el cartucho
siempre es el mismo.
63
En fa figura 2.11 podemos ver ta guia para un cable sélido.
Fig 2.14
Su funcion es ja de guiar al cobre por el centro del dado de extruido para lograr que
el polietileno se adhiera alrededor y asi garantizar un buen centrado del cobre en el alma.
E! cuerpo de las guias esta fabricado de acero y su geometria embona perfectamente en el
cartucho de extrusi6n; en el interior tienen un inserto de diamante natural 0 policristalino con
acabado espejo, el cual sirve de guia al conductor.
El diametro de safida de la guia corresponde al calibre que se va a fabricar, por
ejemplo: si se tiene que extruir sobre un calibre 26 AWG, el diametro de la guia debera ser
de 0.443 mm.
En Ia fig. 2.12 podemos ver el dado de extrusién.
Fig 2.12
64
Et dado de extruido proporciona el acabado final al producto en diametros y
apariencia, esta fabricado en carburo de tungsteno con acabado interior espejo ya que sus
Angulos proporcionan la aceleracién correcta al plastico durante la extrusion.
El diametro de salida del dado debe ser igual o un poco mas grande que el diametro
especificado para el alma (0.05 mm); si el dado es mas grande, se tendra mucha rebaba de
plastico y el alma puede tener deformaciones; si es mas chico, sera dificil alcanzar el
diametro y la presién de la extrusora se elevara; ejemplo: si se va a fabricar un alma de
0.730 mm , el dado debe ser de 0.75 mm.
En este tipo de extrusién se puede dar distancia al dado de la guia abriendo la
tuerca frontal del cartucho de extrusién y con esto liberar presion; es muy util para corregir
un mal centrado.
Herramental para foam-skin
En la fig. 2.13 podemos ver el cartucho para foam-skin
fig. 2.13
65
Su funcién y el material de fabricacién es el mismo que el cartucho para polietileno
sdlido, pero a diferencia de éste, es mas grande ya que cuenta con una entrada adicional
para un extrusor auxiliar. Sus medidas son las mismas para cualquier diametro de producto
y calibre.
En la fig. 2.14 podemos ver Ja guia para foam-skin
Fig. 2.14
La unica diferencia con la guia para sélido se encuentra en su geometria, ya que es
mas larga y con una punta, esto es porque tiene que guiar al conductor a través de dos
capas de polietileno (foam y skin) hasta e! dado para asegurar el centrado uniforme.
En la fig. 2.16 podemos ver el anillo distribuidor para foam-skin
Fig. 2.16
66
€s una pieza de carburo de tungsteno (preferentemente) que se encuentra entre la
quia y el dado. La funcién principal de éste es separar !as dos capas de polietileno, por la
parte interior y sobre la guia al foam y por la parte superior el skin. Es muy importante en el
centrado del skin, ya que es el primer punto de unidn entre éste y el foam.
En 1a fig. 2.17 podemos ver e! dado de extruido para foam skin
Es el mismo dado utilizado para polietileno sdlido; se coloca dentro del mezclador.
En este tipo de extrusion, no es posible dar distancia de la guia ya que todo el herramental
tiene que ir en una misma posicion. El criterio de su seleccién es el mismo que en el
polietileno sdlido.
En la fig. 2.18 podemos ver el portadado- distribuidor
67
Fabricado de carburo de tungsteno, se encarga de la distribuci6n de el skin
alrededor del alma, sus venas y orificios aseguran que esta distribucién sea uniforme y no
existan problemas con el centrado del skin, en el interior de ésta se coloca el dado de
extruido y la parte trasera embona en el anillo distribuidor. Tiene un perno que entra en una
ranura en el cartucho que guia la posicién de éste a la entrada del extrusor auxiliar. Su
medida es estandar y no depende del calibre o el diametro que se va a fabricar.
fstas dos capas se aplican simultaneamente con una cabeza dual! de extrusion y ésta
es similar a la de una sola extrusién. Tanto la herramienta de extrusion como el nucleo de la
cabeza son semejantes e intercambiables para ef arreglo de una y dos capas.
La primera capa de plastico se aplica de !a misma manera que se emplea el arreglo
de cabeza de una sola capa. El dado de extrusion para la primera capa se acomoda dentro
de la cavidad det segundo dado. La concentricidad de la segunda capa queda asegurada
de esta forma. El material para la segunda capa se alimenta por medio del segundo dado y
se aplica sobre la primera capa casi instantaneamente.
Los siguientes materiales se pueden aplicar juntos:
- Nylon sobre PVC
-Polietileno sobre PVC
-Nylon sobre polietileno
-Nylon sobre polipropileno
-Polietileno sobre polietileno espuma
68
En el campo de ta comunicacion la ultima de las combinaciones mencionadas arriba
resulta de interés y actualmente en promedio el 80% de la produccion de los cables
telefonicos se fabrican con este tipo de aislamiento.
Las ventajas encontradas en el sistema de aislamiento foam-skin, son las siguientes’
- Mejor resistencia al petrédleo en base a los compuestos de relieno del cabie
- Se puede aplicar el polietileno espuma sin color y éste se puede agregar solamente
a la capa externa de polietileno sdlido. Esto impide contacto entre el conductor de
cobre y el compuesto de color que podrian tener efectos nocivos sobre el polietileno
espuma.
- Una reduccién de diametros de alambre en forma global debido a una mejor
resistencia al aceite.
2.2 Pareado y Cableado.
En un cable de transmisién de datos, los conductores aislados se reuinen en un
proceso que aplica simultaneamente a un torcido conjunto. Los conductores pueden entrar
a este proceso individualmente o en forma de pares, los cuales se forman previamente
torciendo dos o tres conductores aislados entre si.
El usar los conductores en pares representa un proceso mas en la manufactura del
cable, pero en algunos casos se justifica porque facilita la identificacion y ayuda en cierta
medida contra interferencias, ya que los conductores en un par tienen entre si menores
desbalances con respecto a otros conductores.
69
Fig. 2.19 Pareado
Por lo anterior, se aprecia que el paso de pareado si puede tener efectos en las
caracteristicas eléctricas, en tanto que el paso de cableado tiene su efecto principal en la
conformacién de! cable haciéndolo mas compacto y redondo con un paso corto. El
cableado también tiene un cierto efecto en el paso de los pares, haciéndolos mas cortos
cuando los dos torcidos se hacen en et mismo sentido y mas largos cuando los sentidos
son opuestos.
En Ia fig. 2.19 podemos ver un esquema de como se van pareando dos alma para asi
formar un par. En los trenes de cableado se pueden hacer formaciones desde un solo par
hasta 50 6 100 pares. Con esta unidad se forma un grupo y al reunirse los grupos se forma
un nucleo y finalmente a éste se le colocan las cintas y cubierta de polietiieno negro para
formar un cable telefonico.
En esta etapa a los grupos se les aplican hilos de diversos colores que daran la
identificacion de ios cables al momento de ja instalacion.
70
2.3 Reunido-Cubiertas
Este es el final del proceso de la elaboracién de un cable telefénico. El proceso ya
no es tan complejo como en estirado y aislamiento. Mediante un enrollador se jalan los
grupos y se forma un nticleo que puede ir desde 150 pares hasta 3600 pares.
La cubierta se aplica mediante un extrusor y desenrolladores de cinta de acero o
aluminio. La cubierta final viene a darle al cable algo mas que una simple proteccion
mecanica que le permita operar adecuadamente. El comportamiento dei cable ante el
fuego, la flexibilidad y la apariencia son caracteristicas definidas principalmente por este
elemento, ademas de ser portadora de la informacién relativa a los registros y
certificaciones que garantizan lo anterior.
La forma y el lugar donde el cable sera instalado determinan, en gran parte, el
material que debe ser utilizado para la cubierta. Otro punto importante que también esta
vinculado con Ja cubierta, es la rigidez del cable. El grado de dureza del material de cubierta
es determinante para que el cable disminuya o aumente su rigidez, en combinacion con el
nivel de tubulado de la cubierta durante el proceso de extruido, lo apretado y cerrado de la
malla asi como la configuracién misma del cable.
Para cables telefonicos, el material mas comun usado en {a cubierta final es el
polietileno de baja densidad, que por sus propiedades cumple con las pruebas mecanicas
necesarias.
71
CAPITULO 3: EL PROBLEMA DEL DESPERDICIO EN EL PROCESO DE PRODUCCION
DEL CABLE TELEFONICO COBRE
La reduccién de! desperdicio que se genera en cualquier proceso siempre debe
considerarse como una meta alcanzable. Cualquier plan de reduccién de desperdicio se
conforma de elementos tangibles e intangibles.
Dentro de los elementos tangibles podemos mencionar los sistemas de control que
llevan el registro exacto del desperdicio fisico que se esta desechando, los tipos de
indices que se utilicen para su medicion, etc. y los intangibles radican principalmente en
el grado de compromiso de la gente que operativamente tiene algo que ver con el
proceso y las ideas aportadas para solucionar cualquier problema que esté generando
desperdicio.
Estos Ultimos elementos intangibles son los que determinan la calidad y cantidad
de las acciones correctivas que tienen como fin ultimo la reduccion del desperdicio.
72
En el capitulo anterior se expuso el proceso de fabricacion de un cable telefonico de
cobre en forma general; en el mismo se han expuesto los fundamentos para poder entender
ei origen del desperdicio ef cual debe entenderse como un problema serio que afecta
directamente la productividad y utilidad de a planta. Aunado a esto el sistema de control
convencional que se Ilevaba antes de implementar el nuevo sistema representaba el
principal obstaculo para poder iniciar una disminucidn paulatina del desperdicio.
En capitulo presente se demostrara la necesidad que existia en la planta de un
sistema confiable de control del desperdicio; también en contraparte de las deficiencias del
sistema tradicional se mencionaran las caracteristicas con que debera contar el sistema
nuevo de control.
3.1 Diagnéstico del desperdicio generado durante el proceso
Ei estudio del diagnéstico del desperdicio se empezara con el mes de enero de
1997 hasta diciembre del mismo ano. Se debe aclarar que la implementacion del sistema
nuevo se llevé a cabo durante los meses de noviembre y diciembre de ese mismo afo y
los resultados derivados del mismo se vieron reflejados hasta mediados del ano
siguiente, por lo que el comportamiento de! mismo después de la implementacion se
analizara en el capitulo 5.
En la grafica 3.1 podemos ver cdmo se ha comportado el desperdicio en la planta
de cables telefonicos durante el ario de 1997. Lo importante a recalcar en esta grafica es
que el desperdicio global de {a planta es directamente proporcional al nivel de produccion
73
de foam skin, esta mezcla de produccién entre sdlido y foam skin puede verse en la
grafica superior. Cuando aumenta el porcentaje de foam skin el nivel global de
desperdicio aumenta. Ademas el area que contiene mayor porcentaje de desperdicio es
la de estirado y ais!amiento.
100 4
Pry AS A -
eo J S a — ea LF ep Oo See ET > SSI. 20 ZA a “a”
co
‘cox.
om nanan Oreo
om tHe crea etnies oo pesto
| ox Recta gue
| |g i ot —
| i z g 5 g g g 2 t ¢ © 8 - * ¢ 3S i 2 8
| sod if s e
|
Grafica 31
KGS DE COBRE DESNUDO
74
Ahora que hemos visto el comportamiento del desperdicio en forma global veremos
como se ha comportado su distribucién por areas. En la grafica 3.2 podemos ver la
distribuci6n del desperdicio por areas. También junto a esta grafica tenemos et cuadro 3.1
donde se encuentran las cantidades y promedios tirados de cobre desnudo durante el
mismo periodo.
El area mas critica resulta estirado y aislamiento con el 44% del total y sobrantes de
cableado con el 25% del total. Es aqui donde se establecié como primera fase del proyecto
el sistema de control para poder contar con informacién con la finalidad de comenzar con
una disminuci6n paulatina del desperdicio.
DISTRIBUCION DEL DESPERDICIO POR AREAS 1997 TELEFONICO COBRE
aseg. calidad 2%
est.fino 45%
cableado *%
sobrantes cab
as
Grafica 3.2
. AREA PROMEDIO |ACUMULADO % Estirado grueso 378 4,535 0.42%
estfine 0p 38.484 ... 489,365 | 43.70% sobrantes cab 21,777 261,323 24.33%
cableado = | 8376. _ 100,509 9.36% [reunido 8,613 103,350 9.62%
‘lextrusion cub, 9,077 108,928 | 10.14% aseg. calidad 2.172 26,062 2.43%
: 9,506 1,074,072 100% Todo en kgs. de cobre desnudo
Cuadro 3.1
75
Una vez establecidas las prioridades de {a problematica analizaremos cual era el
control tradicional que se tenia, qué informacién arrojaba y cuales eran las acciones
correctivas que se estaban Ilevando a cabo.
3.2 Sistema tradicional de contro!
En el siguiente apartado se describira cual era la forma tradicional de control del
desperdicio por area. Posteriormente estableceremos cuales son sus ventajas y
desventajas y en base a estas ultimas se estableceran las caracteristicas con las que
debera contar el nuevo sistema de control.
3.2.1 Estirado-aislamiento tandem
Esta es el area mas critica de la planta. Estamos hablando de un area que
produce mensualmente en promedio 580 millones de metros alma lo que corresponde a
unas 750 toneladas de cobre desnudo y que actualmente se estan desechando en
promedio 65 toneladas mas 0 menos un 8% del total de cobre que entra a proceso.
Con el sistema tradicional de control, las causas de este desperdicio no se tienen
registradas © no se conocen con exactitud. Ademas de no contar con un plan diario de
accion correctiva que tenga como finalidad ultima la disminucion del desperdicio.
76
El proceso de generacién y registro que lleva el desperdicio en esta area tan
importante es el siguiente:
a).- El operador que opera dos lineas de estirado genera el desperdicio durante el
Proceso.
b).- Conforme van saliendo las bobinas con material defectuoso se van acumlando a
un lado del desenrollador dual.
c).- Si la bobina tiene mas de la mitad de material el auxiliar teva la bobina al
desenrollador del desperdicio.
- En el desenrollador del desperdicio se hacen pacas, se pesan y se mandan al
patio de embarques.
d).- Si la bobina no es mas de la mitad, el mismo operador pica el material y lo lleva
a una canastilla de acero, hasta que se haga una paca, se amarra y se manda al
patio de embarques.
e).- Cada vez que se hace una paca el supervisor llena un vale de desperdicio, el
cual puede verse en la figura 3.1; este vale es la unica evidencia de! desecho. El
controlador de produccién se encarga de contabilizarlos para llenar el reporte
mensual del desperdicio.
77
Num, De folio = [ez
Bohtn de Despersictn
impresién de la béscula
Firma y ficha
det supervisor
de producaén
Estos vales se lienan en cada area y son la unica evidencia contable del desperdicio,
sin embargo la informacion que arrojan es casi nula, sdlo el area y el peso total (incluye el
peso del aislamiento).
Adicional a este control los supervisores llevan un control mensual de desperdicio det
area de aislamiento y sobrantes de cableado. Tal reporte puede verse en la fig. 3.2, es
lievado a mano y no tiene ningun tipo de retroalimentacién para ningun area técnica o de
produccion.
78
Sty mS my ® im,
4 mune,
Esta es la segunda area critica donde se genera el desperdicio con el 25 % del total
CONTROL DE DESPERGICLO DE ESTIRADO ALSLAMIENTD MES + ABRIL nan
+ CaOBRE CaN arstantrenrea epGurerroeengd
Nur. - SOL. . F/SKIS TL BRUTOS paisuan ALM. . |} AISLAM) ACUM. .
OLodse sited Mod = ley — ees anes 4507 WPS Lbs
Os oer Sc tide 2 199 290: age? z eee 6 gt bee B2e : Ye prage BAP 92 ke
oven AI = 206! 1evee 4 we Bh = ye¥ — @
~ Mor 98 S ee BL = BG
ppofig - # Br EH Whores WIM 2 Rw eH Fig 32
wordt 7 £0367 wee Ano - 4 FS & awe
79
mensual. El desperdicio se genera principalmente por sobrantes de almas al finalizar la
carga. El mecanismo de generaci6n y control es el siguiente:
a).- Al momento de terminar de cablear una carga de aislamiento se bajan las 200
bobinas si se trata de 100 pares, 6 100 bobinas si se trata de 50 pares.
b).- Los ayudantes empiezan a picar el material que quedo en las bobinas, una vez
que se terminaron de picar todos los sobrantes se recoje el material y se lleva a una
jaula de acero que queda justo atras de las cableadoras.
c).- Al llenarse las jaulas se amarra, se hace un vale como el de Ia fig. 3.1 y se lleva al
patio de embarques. Posteriormente el supervisor llena un formato igual que el de la
figura 3.2 solo que este es para sobrantes de cableado exciusivamente.
El desperdicio en esta area se genera por varias razones, siendo las principales:
- Mala calibracién en los productimetros o cuenta metros de las maquinas de
estirado.
- Mala programacion de las longitudes de aislamiento.
-Maltrato de material durante su acarreo a las cableadoras y sus
posicionamiento en las mismas.
80
3.2.3 Reunido y Cubiertas
Cada una de estas areas genera el 8% mensual del total del desperdicio y la
generacion de éste es casi en su totalidad inherente a su naturaleza de produccion, es
decir, siempre que se arranca un producto nuevo, en la linea se tiene que hacer un
ajuste y un arranque con sus respectivas muestras de pruebas para verificar que la
corrida va a Salir bien.
El mecanismo de la generacién y registro es el siguiente:
a).- Los operadores tanto de reunido como de cubiertas tienen una canastilla de acero
en la cua! van depositando estos arranques y pruebas hasta que se llenan, se hace
un vale como el de la fig. 3.1 y se llevan al patio de embarques.
b).-El programador de produccién pasa a recoger los vales para posteriormente hacer
un reporte de desperdicio mensual.
3.2.4 El reporte mensual del desperdicio
El reporte mensual del desperdicio se muesira en fa fig. 3.4; este reporte es hecho por
el programador de ja producci6n una vez que se junten todos los vales generados en cada
area durante cada mes. E/ procedimiento para su elaboracion es et siguiente:
a).- Se separan por areas y se separa por sdlido o foam skin.
81
were vere 1 ergata subtad vawd mvwaatsnes
eerste :
2 plolaaausag 3d riiaara aDiaNt
‘went asau aa SOVETIISNOD Bot.
JULY aDLaNT wavs WANSIG ta TWOL Gudasia Ja Wick — szv0z6
astuenast anereee 2 sryect : . yrocionzas :
sevozs
oannssa 9 TWLOL
eocte WoL ns
wesoud OLWIIHeIsLY
oo‘coete
oo 'zzLeont o'r rzitye sense '
oorercesnt + goreseeee 00 "sz0a8 xvapug OLN] WYISIV RD EO
00 ‘sseseee © co'ueserty Lezset ' Muon uns +
00 'eseste> 1 gbtaeserty oottzzs6t
20 ‘arnocss oo'suet
awasnan wns : “aos By “asa 64
dest ormne swe NOLDOACOMA 4d TUMINOD 3G OLWIWeLyYa3a ‘a2 4a ‘v's “TaLnaNoo
82
b).- Se determina un factor de aislamiento, cintas, etc. para asi obtener el total de
cobre desnudo por area que se esta desechando.
c).- Se quita un porcentaje det total del desperdicio para atribuirselo a tecnologia. Esto
aunque parezca simple ocasiona grandes problemas ya que cada vez la cuota variaba
sin ningun tipo de control mas que e! de mantener el nivel de desperdicio estable.
Esto se puede ver mas claramente en el siguiente ejemplo:
Ejemplo de como se estim aba la cuota de tecnologia cada mes:
(COBRE PROOUODO Vs COBRE DESECHADO,
Producdén. Desperdico. %
T3244 89,506 10574
TOTAL DE MATERIAL ENTREGADO Vs DESPEROCO TOT.MAT.ENTREGADO
SIN TECNDLOGIA: * ICON TECNOLOGIA: Mat Ertregado Desperdicio % Mat Ertregado Desperdido %
FOAM $1,241 4120 6.5244 IFOAM, 591,241 56791 S.ELY
SOLIDO 76.298 23556 32% SOLIDO T2990 Ebel) ASA 1,265) B15 A7e% i, 6.
Cuotas de tecnologia establecidas para Nowervbre y Diclertbre 1997 Del total de desperdicio oni estirado fino y sobrartes de Alma
TTECNOLOGIA _ PROQUCCION)
FOAM 4514 SOUDO a% 7 ISOBRANTES wy TO
PROMELIO MENSUAL: 23.496 Kgs.
d).- El indice del desperdicio se calcula por medio de la formula 3.1, el desperdicio
foam skin y sdlido se mide por separado, por lo que el indice para el sdlido es la
misma férumla sdlo cambiando las cifras por las que hayan resultado en el mes para
solido.
83
% Desperdicio A f . oam skin A+ B
Donde:
A = Desperdicio Cobre desnudo foam
B = Total de material foam entregado a embarques
Formula 3 1
e).- Se pasa el dato exclusivamente a la direccion del desperdicio foam skin y el
desperdicio solido.
3.2.5 Diagnéstico del sistema tradicional de control
En el siguiente inciso, se expondran las deficiencias y limitaciones que presenta el
sistema tradicional de control de desperdicio y de estas mismas en el prdéximo inciso se
expondran las caracteristicas con las que debera contar ei sistema propuesto de control.
Después de haber analizado las ventajas y deventajas del sistema tradicional se llego
alas siguientes conclusiones:
Ventajas
- Es un sistema practico y facil de entender tanto para operadores como supervisores
de produccion.
84
Desventajas:
- El sistema convencional en cada una de sus areas no arroja informacion necesaria
para poder determinar las causas que generan el desperdicio. Esto se acentua mas
en ef area de estirado donde el origen del desperdicio puede ser muy variado y sdlo
se sabe en forma global el desperdicio del area.
- Debido a la escasa informacion que arroja el sistema, no soporta un programa de
mejora continua que tenga como finalidad ta de reducir el desperdicio.
- No estimula la participacion de los operadores para que ellos sean el principal factor
de mejora. El simple hecho de saber cuanto tira cada uno de ellos los pondria en
evidencia y tratarian de mejorar con respecto a sus compaferos.
- Los datos son de facil manipulacion en cuanto a la parte que se destina para
tecnologia y no entra en la cifra oficial. El desperdicio debe ser monitoreado en forma
real mes a mes y el hacer esta manipulacion no refleja el verdadero nivel de
desperdicio en ja planta.
Ahora que han quedado expuestas la deficiencias del sistema de control tradicional se
procedera a exponer la gestion del sistema nuevo de control. Comenzaremos con
mencionar lo que debera cumplir partiendo de las carencias del anterior.
85
3.3.-Un sistema de control utit, confiable y oportuno
Establecer el control en la emision del desperdicio dentro de cualquier area de la
planta de cable telefénico es la unica base que podra soportar las decisiones correctivas
necesarias que tengan como finalidad ultima la disminucion del desperdicio y todo esto se
traducira como una mejora considerable en la productividad de la planta. El sistema, para
que funcione debera ser:
- Preciso
- Veraz - Oportuno
- Practico
3.3.1 Precision
La necesidad de esta caracteristica en el sistema es de suma importancia ya que
arrojara datos relevantes como:
- Tipo de material que se esta desechando
- Persona y maquina que genero el desperdicio
- Causa que propicio el desperdicio
- Cantidad generada por cada evento
La recopilacién de estos datos es la Unica manera de tener la informacion necesaria
para tomar una accion correctiva particular hacia un proceso, una maquina o un operador,
una vez que se haya detectado su causa, asi se podran resolver problemas especificos
86
con metas medibles y alcanzables que en forma diaria se seguira su evolucion en base a
reportes y estudios estadisticos. La factibilidad y tiempo de éxito de ias metas impuestas
sera directamente proporcional al grado de precisién del sistema.
EI sistema de control tradicional de desperdicio no cuenta con esta caracteristica ya
que la mayor precisién que éste alcanza es una division por areas que solo indica el peso
desechado en forma mensua! avalado por vales de desperdicio. Por lo tanto tomar una
accion correctiva en base a estos datos corre el riesgo de ser una pérdida de tiempo y
recursos al estar atacando un macro-problema que esta dividido en una sere de
problematicas especificas que a diario suceden y que tanto su frecuencia como su impacto
al nivel de desperdicio no estan registrados.
3.3.2.- Veracidad
El tener esta caracteristica el sistema encierra mucho trabajo y puede que sea la
parte mas dificil de la implementacién de! control debido que la gente es la que esta
generando el desperdicio y sdlo la gente, o mejor dicho. los operadores, son los
responsables del reporte y registro de este desperdicio generado en sus maquinas por
diversas causas como por ejemplo:
- Miedo a ser reprendidos por sus altos indices de desperdicio
- Tener muy arraigada la mala costumbre de no reportar para nada el desperdicio
- Falta de comprensién que de ellos depende en gran pane que la planta tenga
buenas utilidades
- Ete.
87
se corre el riesgo de que el operador no cumpla con su responsabilidad de llevar a cabo ef
registro de los datos 0 que sean faisos. Por esta razon y para que el sistema cumpla este
requisito sera necesario cumplir con dos condiciones:
- Un sistema que ofrezca un candado, de forma natural y que no permita faisa
informacion.
- Un plan de capacitaci6n que tenga como finalidad e! involucramiento total de
los operadores en el nuevo sistema hasta tograr que forme parte integral de su
auto-inspeccion que cada uno lleva, que vean su propio beneficio directo y que
comprendan que ellos son un elemento clave para poder disminuir el
desperdicio.
3.3.3.- Oportunidad
La informacion que arroje el sistema debera ser oportuna, es decir, debera ser
registrada justo en el momento en que el desperdicio se esté generando y asi el
procesamiento de los datos sea lo mas pronto posible. El saber como se esta comportando
la planta sera el mejor indicador para ia toma de decisiones correctivas que tengan un
impacto concorde a la realidad de una maquina u operador. No nos podemos esperar un
mes completo para en ese momento decidir qué se va hacer. EI flujo de informacion debera
ser en forma diaria.
88
El sistema actual no cuenta con esta caracteristica ya que los vales de desperdicio se
van guardando durante todo un mes: al fin de mes se separan por areas, se contabilizan y
se genera un reporte que indica en forma muy general como fue la generacién de
desperdicio por areas sin entrar a detalle, por lo que si se tomara una accion correctiva en
ese momento el tiempo transcurrido es el necesario para que las condiciones hayan
cambiado asi como tos productos que se estén fabricando.
3.3.4.- Practico y sencilto
Por ultimo el sistema de control propuesto debera ser practico y sencillo tanto para
que los operadores lo puedan llevar a cabo sin que interfiera en sus multiples actividades y
su asimilacion sea casi automatica, como para el personal encargado del procesamiento y
estudio de los datos arrojados por el sistema pueda ser algo rutinario y de facil delegacion a
los supervisores e ingenieros de proceso, que no jes quite mucho tiempo, y entre mas
fragmentado sea el plan de accion mas facil sera su seguimiento y tiempo de cumplimiento.
89
CAPITULO 4: IMPLEMENTACION DEL SISTEMA DE CONTROL
En el presente capitulo se estableceran por area los pasos que se siguieron para la
impiementaci6n y qué herramientas se utilizaron para cumplir con los requisitos
expuestos en el capitulo anterior:
-Precision
-Veracidad
-Oportunidad
-Sencillez
Al momento de comenzar el proyecto de implementacién se fijaron los siguientes
objetivos:
a).- Modificacion del reporte de desperdicio para su informacion no fuera confusa y el
llenado del mismo fuera mas automatizado.
90
b).- Encontrar la manera de instalar un sistema definitive de informacion que
proporcionara los datos necesarios para realizar acciones correctivas especificas.
c).- Poner en accion un plan de reduccién del desperdicio, teniendo como guia la
informacion obtenida del punto anterior.
Una vez establecidos los objetivos y delimitado el problema, se decidio atacar las areas
que mas problemas tienen en cuanto a emisién de desperdicio las cuales como ya se ha
estabiecido antes son:
1.- Estirado y aislamiento en tandem
2.- Sobrantes de alma en cableado
En estos dos puntos se genera casi el 80% del total del desperdicio. Por 'o tanto la
implementacion del sistema de control se hizo exclusivamente en estas dos areas.
4.1 Modificacién del reporte de desperdicio
La modificacion de! reporte de desperdicio fue e! primer paso del Proyecto. Como se
menciono en el capitulo anterior, éste no mostraba en forma ciara el indice del desperdicio
al asignar en forma arbitraria la cuota de tecnologia.
En la fig. 4.1 se puede observar el formato nuevo del reporte de desperdicio el cual en
forma clara muestra el desperdicio total de la planta y pone en evidencia la asignacién a
tecnologia.
ot
te ora S
weO) 9% 28L - $92.06 qwi04) %E6'P canes 912 Zor odv93x1N3 anes 016 EZ ‘oangs oduaas 30
19934830 % aveo3.a0av.oLosa4 maheb NIMS VO pes BIE ‘Odvau1N3 W¥Od $92 99 NS WWOd CHKDYIESAC
x20 34520 ausoowe2 a SANOMYED ¥ OOVODEANG BYEOS 341 TY IO1 8 VINV el BOW ADs T4809 Be Origa 4536)
jE - oe ysl ze 4 _ | __. 894.06 .. iol 400° oanas wy See (qv5381N3 Canos O16 £2 ‘O0N1gs OKdaaas3q
— - —Oliga4s30 % }—-—- .. |. ajewoagwuorosas.. |. —_-| _- —.-______ -__- + wor'aL NDAs NWO 266 255 Og¥OaM1Na W¥OS $82 99 NOMS WYO O4ORAS IO
oimayaas3g @aguodoamaLosa, SHODMWGIGS ¥ OOVERMINE WHldL WW 3G TWIO4 SA inv ie BO Iw4a F¥90A 39 OIC 39G]
VINVId 91.30 W101 3YBOD OIDIGYTUSIO SDIONI
ee 092 Zaz 900 29 Wier ‘%60'r ‘anos LL Zap Oa¥aasiN OONOS 952 GL ‘anos O1idwaas30
orowadsaa % anaO9 20 1¥201 0534 ‘HeS'Ht NMS W¥OS PrS'6LE OgvosyINa HYOs Isz tp NOAS AVOd O1DIGYIdS3O|
ipa uads36 4 qveozacIoLosae. SR 0DMWERSY COV OTHANS BBBOS BO Td 28 NOD Cat AIOD 30 OO AE ED |
ary pS eze't 900 29 awio1|
Eve oanos zongee avo3M1N3 OGnos 952 61 CONGE OFNANIGSIO ornaads30 % reu2.20 21010594.
ONL NDS WHOS 266 255 OOVOSHLNS W¥Od 1S2'ep NIMS WYO OCNQNASSIO orig yas30 % 3999.26-10401,0834.
sanbuvend ¥ OGv: ip. FR LYM 80-W1OE SA NOIGONGOUE FUBOI BG OONIGTI NGISSNGOWd Hd FUBOD OIDIGUAASAO SOIGNI
eros rod) acooas 38208 erates WWinWid Tv10L ooo 39 087 39 ORL a a ‘S3NOIOMOASO| ere vou 908 309 082 cra lee $e wooTONDaL
we ore sce mune #8 ons wore zee HOWaNGONE TOL ENS so ov) poe CeO v6 $20 +67 ° @ ‘QvONwd 30 O1NaINWUNDASY|
srt 602 v08 £29 ¥64 see 6 vous vorsnate3| seo 160 ona sviusiana
sO 260 00s'0 660 220 069 29 v6 ele ‘uals opanay) zo sso 090 zo 62 292 sia cae use easy seopoeges
oava1e¥5|
ze x oy or: BR SZR 269 08 reso Bara Bvrvent ze 616 564 ‘909 8 £92 61 21 6 ‘OpeanieD us SebieD ap saivenns| soe eet 608 9c9 084 esz9z #09 ae oqvenusia A ouy opmiusa
too roo coo 00 awe 694 9p #82 4 as as otarun opens] oownsal
seer bear 4684 wnsnan deep + port “ oe ie WALLONdOud vauV eigen op ey | spojzpedseg | ojaipiedzea
valea
CASLEADO-REUNIDO
CABLEADO — REUNIDO ~T6S6 462
1140 1344
652 340
508 1708
458 640
$29 692
BStky 3T85
ESTIRADO CABLEADO
Purga PolietilenojFoam Solido Foam Solido
SIZ T72E 624 328 TOO
224 3080 464 4092 1848
446 2280 2738 616 oO
200 6198 1448 1026 a
212 2244 745 4580 0
216 1100 S44 2108 Qo
180 2348 1696 572 o
1178 3668 530 1014 oO 190 703 2938 4054 oO
0 704 a6 684 °
2aTT 2990 o 1022 a
3568 0 1186 9
(Nat Desnudo 1818 o 2306 o
Sie 3864 o 2564 0 1880 o 1608 o
3222 Oo 529 o
314 oO 982 0 4700 o 964 0
STS 41420 oO oO oO
0 0 9 0 0 9 9 a O 9 9 oO 0 9 0 9
oO 9 9 9
oO 0 Qo oO
0 0 a 0
oO 9 0 0 oO 9 Q 9 Oo 0 o 0
0 9 o o
9 Qo oO 0 oO oO 0 GQ
0 o o a
BU625 T2585 24435 2978
Fig. 4.2
93
ep Gs
zvo Ly Weoj De) 850 65.0 OPyos 10198)
gb SLe zLz9P ze6'Z5S brsiele 000 coo 0 oso'ou! pyL ag zea 1901 abe soz
020 aca ALNVUaOS sssa sre syu seo canes wo 6s ts ou aeg'e9 $50 sho WO 2eg'622 9ze oct Nolonaodd WISOTONDSL cis'tor 026°¢S
IROLOPYOS — aQODOPIPS —IE}WeO, axqoo-uEOY
S90 rezrog | oares | sto [xis wos] 690 :S¥LMaIGND BYEOD 3a YOLOVA 2101730 eww
. ‘OM Opnusep 5 TWwnshaw 5 jecsoge 9 1804 za6L'O wo1ovs o0'Oo! SLV 62S WLOL
iss os ez eza.o'a | oo00r't or | Lza0'o os'9t 460 eer HS 02, seez ozsto0 = | oczaa'o aez | ez00'0 soe oc'o cost HS 22
jo 26h £25100 azes9'o 282 oc00'o. eg oe 000 oO Sv 2 reg 9 orb 425100 | osses'o 4@2 | 9c00'0 Psze vv'o 21 z WHO 22 o 09 Zt zzsiu'a | ossas’o sez | ooa0'0 ov'ee 00'0 9 aDIzZ
lo seat szgioa — | sseea’o zee | oo00'0 Sze 00'0 0 o3nzz| bon 92 0E 92 osgoo'o — | oseea’o ze's | eeso'o ones ee 92 ty NIATWP2,
lo zee 902100 — | o9sa9'0 zat | o000'0 ag'ze oo'o Oy woove?| eze tg 196 ezai0'0 =| ze0zv'o Bet | vzso'o eros bs'9 Pb Po dsvrz 280 ¢ teas szoro'o | asaee’o ze's | szoo'o soe zo e696 WHOve| E29 922 vei ospoo'a =| orzoe’o oss | gzvz'o 92'se vo'ee 959 ES) rsxv?| 901 6» cout gozto'o =} desag'a ze, | bze0'0 agzs ues 4 Hsvz loos e9z ove $2200'G —} vozot’o ert | ozse’o raz Love bb £62 dSv9z
lo ove $000 | vocor’a 1's | co00'o ps'aZ ooo jo 70992 loce €b za'ay zsgon0 | 6zasz’o ert | ogso'o ale we se bi TUH292| 0 va'st éiro0'a =| 826020 ers | oo00'0 ote 000 jo rs392| 62k yaaa O60L0'D. OspZr'o fi aico'o re go's, 258 Si HS.92)
uD OPFENPOIG | quaHatiod % ut bt 3809 aiqoa ap % | 2974 | ua yensuaw | oianpoig
opnusap ng, x ojvaUIBig xaigeg | = yOLdvd ap % wigeoonpoies
(oyvaqwejse A opeipse us opj2npoud 0] aseq owo> eu10] 9s)
jensuay a1goD ap 40}9e4
94
Este formato nuevo se realizé en una hoja de calculo del paquete microsoft excel. Se
hizo una liga automatica donde se descargan los vales de desperdicio y mediante un factor
sacado de la produccién real del mes se determina e! peso del cobre desnudo.
Esto nos da la automatizacion del calculo del total del desperdicio por areas. En la
figura 4.2 se puede ver la hoja donde se vacian los vales y en ja figura 4.3 se oberva el
calculo del factor de cobre en base a la produccion real de! mes.
4.2 Estirado y Aislamiento tandem
Como se expuso en el capitulo anterior el sistema de contro! requiere entre otras
cosas un candado natural que no permita informacién falsa, que sea sencillo y sobre todo
que permita un sistema de acciones correctivas.
Al momento de la implementacién del sistema de control, en la planta de telefénico se
estaba instalando un sistema de identificacién electronica de materiales con lo que se
eliminarian todos los reportes escritos y todo seria Slevado en una base de datos
electronica. Sin embargo este sistema no contaba con un modulo para llevar el desperdicio,
se hizo una peticién al departamento de sistemas para que realizara las modificaciones
necesarias al programa y se pudiera llevar este modulo en piso.
A continuacién se hara una breve semblanza de lo que es este sistema de control y
qué tuvo que hacerse para acoplarlo como una herramienta muy Util en ef proceso de
obtencién de informacion.
95
4.2.1 Sistema electrénico de identificacién de materiales
Grden a2 +
Botones para ver Boton para descarra Hustoncos de Sela base de datin produccion
emventanos en puso
Hoten para generacton Boton para accens ar de repens a STEC Suspehide O
Botunes pars dar procedummento 4 descarga de datos en ustenta
QS a gi
foeleccions fa aCiMidid 0 micdule que devas ejecuter
En ta figura 4.4. se puede ver la
Fig. 4.4
pantalla principal de contro! de piso que es un
sistema de administracion de control de produccién, y a la vez es un sistema estadistico
que fue exclusivamente disefado para las necesidades de la planta.
Este es un sistema en red en donde la informacién de proceso es registrada por el
personal operario directamente en piso, permitiendo de esta manera a toda persona que
ocupa este sistema tener una informacion directa y oportuna de los sucesos qué acontecen
96
en piso, tales como: avances de produccion por maquina, produccién por maquina diaria
,inventarios en piso. trazabilidades o rastreabilidad del producto terminado e indices de
operacion.
Sin embargo este sistema no contaba con ef modulo del desperdicio, por lo que se
hizo una orden de trabajo al departamento de sistemas para que este programara el
médulo. Ademas el médulo deberia contar con los siguientes requisitos:
a).- El operador debera de leer mediante un codigo de barras la causa por la cual se
esta desechando el desperdicio.
b).- Se debera dar la cantidad que se esta desechando
c).- Al momento de hacer la descarga, se asignaran los datos de la orden de trabajo
que se esta llevando a cabo los cuales daran: la fecha, el operador y producto que se
esta fabricando.
Desde la segunda quincena de noviembre de 1997 se conto con el modulo de
desperdicio en control de piso, se programo el modulo modificando las tablas y
procedimientos internos.
97
4.2.2 Procedimiento de descarga de informacién en el médulo de desperdicio:
Dentro de las hojas de incidencias de tiempo paro de maquina que se tienen en
cada centro de auto-inspeccién, se anexaron 20 tipos de incidencias que tienen como
resultado desperdicio, por lo que cada operador debera hacer lo siguiente:
1.- Cada vez que suceda la incidencia y se comience a producir el desperdicio, al
mandar el cambio de bobina el operador debera anotar la longitud en kms. del desperdicio
que se genero.
2.- Cuando vaya a registrar sus bobinas de producto terminado, también se
registraran las que contengan desperdicio, de la siguiente manera:
a).- Tomar la hoja de incidencias de desperdicio.
b).- Leer el codigo de barras correspondiente a la incidencia (NUNCA LEER EL
BOTON DE LA BOBINA).
c).- Registrar en la lectora la longitud en kms. de material que se haya generado en
el evento. Colocar el papel o tarjeta indicando la longitud en la bobina a tirar.
d).- Si se tienen bobinas buenas, registrarlas como ya se ha estado haciendo con
anterioridad.
e).- Finalmente descargar los datos del lector en la maquina.
98
3.- Cuando se trate de material foam-skin el ayudante no podra Ilevarse la bobina a
tirar a fa maquina desenrolladora a menos que el operador ie haya colocado a la bobina la
tarjeta que indique a longitud de la bobina y e! numero de maquina de que se trate.
4.- Los ayudantes, al final de cada turno deberan juntar los papeles que indiquen las
longitudes y numeros de maquinas y entregarselos al supervisor.
Con los pasos 3 y 4 se tendra una forma de cuadrar la descarga de datos al sistema
con la cantidad de material que se tird en el turno.
En la figura 4.5 puede verse la hoja que se tiene en cada estacion de registro Ja cual
contiene las incidencias que tienen como resultado generacion de desperdicio las cuales
son:
1.- Cambio de color
Mantenimiento:
2.- Pruebas por fallas mecanicas
3.- Pruebas por fallas eléctricas
Arranque por cambios de:
4.- Calibre
5.- Producto
6.- Mallas en extrusores
7.- Mantenimiento preventivo
8.- Paro de emergencia
9.- Falla en cambio automatico
99
Arranque por reventén en:
10.- Caja de estirado
11.- Recocedor
12.-Enrollador
Fallas generales de:
13.- Capacitancia
14.- Centrado
15.- Diametros
16.- Elongacién
17.- Adherencia
18.- Tecnologia (prototipos, nuevos productos, etc)
19.- Falla en colorimetro
20.- Falla de sistema de emulsién
Este sistema cumple al 100% con tres requisitos explicados con anterioridad:
Precisién, Oportunidad y Sencillez.
Una vez que se puso en marcha la descarga de los desperdicios. se disefdé un
programa de capacitacion en piso el cual fue impartido por un servidor a cada uno de los
operadores de los tres turnos de cada linea de estirado. Con este curso se cumplié también
con el requisito de que e! personal se involucrara y se viera como parte importante del
programa de reduccién del desperdicio. En la fig.4.6 se puede ver la lista de asistencia a
dicho curso.
100
* "TELEFONICO” “ ESTRADO-AISLAMENTO
(CDAD “DES-16"
REVENTON CAJA DE ESTIRADO FALLA DE CAPACITANCIA
“DESO1* CAMBIO DE COLOR TECNOLOGIA Y/O PROTOTIPOS
3. -. POR ARRANQUE DE: MATERIAL CON FALLA DE: POR FALLA DE MAQUINA
*DESO7* "DES-11" *DESO2"
“DESO8* REVENTON EN RECOCEDOR
Pe “DES-12"
FALLA DE CENTRADO
(OAC DAT *DES03"
PRUEBAS POR FALLAS ELECTRICAS
PRUEBAS POR FALLAS MECANICAS.
*DES-10° REVENTON EN ENRLLADOR
SUMED “DES-13"
FALLA DE DIAMETROS
IDNA EN *DES-17"
FALLA DE CAMBIO AUTOMATICO
*DES-05" CAMBIO DE PRODUCTO.
"DES.14° FALLA DE ELONGACION
(OAL “DES-18"
FALLA DE COLORIMETRO
“DES-06" CAMBIO MALLAS DE EXTRUSORES.
I *DES-18"
FALLA DE ADHERENCIA
AE “DES-19°
MATTO. PREVENTIVO
ISU *DES-21°
FALLA SISTEMA EMULSION
(TO *DES-20°
PARO DE EMERGENCIA
aA *DES-04"
CAMBIO DE CALIBRE
IEA ALE *OESO1"
CAMBIO DE COLOR
PL *DES-22°
POR FALTA DE BOBINAS. ECOL ATTA “DES.01°
CAMBIO DE COLOR
Fig 45
101
LISTA DE ASISTENCIA
curso Re porte de Destertico en FECHA Rak mee j2 afoot 1997
INSTRUCTOR — #evricin Voce 6Grez FIRMA
FICHA NOMBRE DEPTO. FIRMA = CALIF
L3Is | Remediss Jievere2... i fae
Vole i &
LOb EE Bhai sido as dein
I cok thr}, h Bt. 6s
tig 46
42300 02 F2 102
El resultado de la implementacion de este modulo tuvo éxito y en cuestion de un mes
la informacion comenzé a fluir en forma constante. De esta manera se comenzé a hacer
estadisticas de !as causas del desperdicio y por primera vez se podia saber qué maquina,
qué causa, qué producto y qué operador generaba la mayor cantidad de desperdicio. En la
fig. 4.7 podemos ver jos reportes que pueden generar en control de piso mediante el
médulo del desperdicio.
En la grafica 4.1 se puede ver cOmo después de hacer ja recopilacién de ia
informaci6n quedo distribuido el desperdicio en estirado. Todos los datos fueron obtenidos
mediante los reportes de control de piso.
. CAUSAS MAS COMUNES DE DESPERDICIO EN
ESTIRADO Y AISLAMIENTO
REVENTON EN
RECOCEDOR CONTROt DE
15% CAPACITANCIA
FALLAS POR 36%
CAMBIO
AUTOMATICO 18%
FALLAS POR CAMBIO DE
CENTRADO COLOR
19% 12%
Grafica 4.1
103
104
Lv 84
ose ce cereine aod raz
4 eas [roe dseT STD gk on DTT exavT es A 02 an ¢ cer woe wast cenvet
F owng Lead OTT ty or vaNaT moreso 7 LE 1-7 (een es omarpa we Taagreeevat
Aaaa
eH open aug ¢ viMom Wiaevi OLeTI AY TEIY
000 +e pepabie sod praog
6 ompusaiwd Wty » oxruiaroa ware
ERD SVT DE OT@N) e-EE ‘goa BT OTN] TenaT
* ormusrpe Wy s ORrHIDS We
oqvayie9 3n vi¥) mDUOAB 2e-tT WangTEE Cera x cvmme re-ta0
oprsidug esr5,
2 ViNow wlan: OLeTEWIeIY
ons sor remien sod Tren
ve cui peso. LASTOSTTE IT Teste OqvsueT) 30 VINE ITE (howe ¢ cxrnrrm ware Tamdreverst
veert oqveua) 2a TNE bT+Ca eonruairms wre
seart OTD) ITT IT-1aT % 9 carci We sort OGLE ZI WW) RDA 9-620 on 0 ogrdirDa wiv
OONSILEI TO IV) ROUCAS LacKct a eo 6 omar way OOELLET BO EV] EDUCATE 40-Ca Ci-en 9 ceniuarpa ven
usa, pepaues YVIROR WIGNY OLNIIRYISIN hoziva
stere sr98
Al 8S ‘pe?
oipladsap ouelp apoday ap oun
ere scr
Con toda esta informacién si se puede soportar un sistema correctivo de acciones que
se llevaran a cabo. En el préximo capitulo se establecera qué acciones se tomaron y cuales
fueron sus resultados.
4.3 Sobrantes de cableado
El problema del desperdicio por sobrantes en cableado, aunque parezca un problema
complejo, se soluciond mediante !a adquisicién de un patrén 100% confiable de medicidn
de longitudes de las bobinas de aislamiento.
Este patrén se adquirié en forma de préstamo de una de las plantas de grupo. En la
figura 4.8 podemos ver el productimetro laser.
Con el laser se tomaron mediciones en todas Jas maquinas de estirado y se determind
que 4 de las 12 existentes tenian problemas con su sistema de medicién de produccién.
El problema fue que las 8 que no presentaron problemas tenian integrado un sensor
en forma de PLC en el mismo enrollador dual. Estos enrolladores son de un tipo de marca
diferente a los que si presentaron problemas.
Los metros de las maquinas en mal estado utilizaban un sistema de division de
pulsos, es decir de 20 pulsos que mandaba la polea de un metro de perimetro se tenia que
dividir a un pulso y sélo con esta disminucion de pulsos el PLC que controla la maquina
105
podia recibir la sefal. La tarjeta que hacia esta divisién era hechiza y eso hacia que las
longitudes variaran casi en 2000 metros por bobina.
+
> | Ki A —
a 153 (987 t. 7 ascan VONPT
b alts = 4 jpeene
00 (ay —
& pe] eee: S : sy aby q
. A LEK saute aoe? Nemes.
106
Lp oupeng Zi ‘LLOL PEON 30 SWANN SVT Vulvd 071d evedAOO "NODOWONEINOCERY 107
S3NLONO 130 A Sea 30 O1GWO TS NOO SANODVREVA SONdONd UvdUNAC A WLP. NOO WELLSIS TA -
SHNODVRIVA SNS: V OdISSO WNINDWI YO3d V1Sd ZL TSONW 3d - OdLENLLON0Odd TB EV TOMLNOO Valvd 91d NO SNGLL 6 TONY 3d -
OCWLSJ NANG Na 2. A9S7'| SVDION - SSSNOIOWALESSO
°%80't pL BEY vs gec'ls oss‘ts Ud VNAG 21 TONY 30 %ED0 byl we p08'lS oasis BLNGNOO VIS LL TEN 30
%S00 L0p zl 8eS'1S 09s'1s TBINGNOO VIEL O| TONY 30
%00 set &@ ezs'ts oss'ls fon") 6TeaNv 30 %GLO WEL 20\- 9610S ooeos ONXGINI 1d 8 VDION
%LWO eos &- L205 ooe'os ONMGINI Old ZDION %O'0 tel ae eer Ze ons'ze YOCVTIOUNA SYYDION
%ELO veeg oz oze0s ove'os YOOVTIONNA SVDION
%60'0 60Lb 802 goss ooeos ONMGINID1d PYDION
%200 e88 ori sazos ose'0s YOCVTIOUNS €VDION
%G00 soz O- 0gs'0s cog'os YOdVTIOUNA ZVDION
%800 LE az eZ elv0s cor'os YOdVTIONNE | WDION
SOW aWONVSs OKERNQUd 2asv1 YOM SORNWO NODVRIVA% NODWISSQ) «= NODWRVA = GNLNO ONLENO? 30 TOMLNOO NINO
YEISVT OMAINLLONGOdd 30d OS/N
(SOUWLAIN NE GALLENOT Ved OKEINONd SSYOTWA) OCVYLLSA 30 SOMIAINLLONGOMd SOT SC O.LNSIAN.LYOdAIOO
En el cuadro 4.1 se puede observar las mediciones hechas con el productimetro laser
y como se comportaron las variaciones en las maquinas.
4.4 Establecimiento de metas
El ultimo paso de la implementacion del sistema fue establecer metas de desperdicio
por area. De esta manera se media el desperdicio en forma diaria y se podia saber desde el
inicio del mes cuanto desperdicio se podia tirar para cumplir las metas.
La conclusién de estas metas era que se daba en numero de dias y se pasaba en
cuanto a emisién de desperdicio, por decir, podia tlegar al dia 21 del mes y para ese
entonces ya se habian rebasado las metas establecidas.
En el cuadro 4.2 podemos ver las metas establecidas para {a planta.
En el capitulo siguiente se expondran tos resultados de la impiementacion de sistema
nuevo de control y cual fue el beneficio econdmico del mismo.
108
cy o1pend
%be- %S Ib %LE- Oee'zS OSP'2l 089°6c 128°39 (9c8'01 St0'8s
BZ EL MLE SLG'O6L| JOLE 188 bLOL €92 g0r 1 pepyes ‘Base
%6- YAS %0e- +z6'78e9 |O99'1 ct. S869 6601 9388'S “‘qno UdIsns}xa.
o
%Se- WE %Sb- ee'sele f9Z0'b e90'¢ 2099 ie e8SS oplunal
p> %z2e- %Z8- 9691 v69 z00'L SPP's vlOL ters opeajqeo
0
%CE- %z9- %8e- BOLLE tLOl ésb OL 9G/°91 |9eg'2 acl +b qeo sajueiqos
%B- HEB %bLe- eG2iz 6692 yS0'0z S60'0E |Sel'y L9e'sz uly" |Sa
%001- %001- %O0Ol- 0 0 0 l6z or See anu6 opeunse
AWLOL oanos WvOs] WwloOi}| oanos WVOJ] W1l1OLl opllgs weo4
SANOIDVINVA OWAN3 30 Sb Tv vay 86 OANA SVLAW
6LE OSE gte'OL oainos
€€2 166 sto'es Wwvo4 “S'S wvod ME ognos ‘soAlLarao
cigeveh 866! ONAN Vuvd SVLSW
109
CAPITULO 5: ACCIONES CORRECTIVAS Y RESULTADOS DE LA IMPLEMENTACION
DEL SISTEMA DE CONTROL
Después de tres meses de que el sistema de control estuvo en funcionamiento, fa
informacion fue ta suficiente para poner en marcha la segunda parte del proyecto: acciones
correctivas cuya finalidad es la reduccién del desperdicio. Primero se expondran las
acciones tomadas en cada area y posteriormente veremos el resultado final de la
implementacion.
5.1 Estirado fino y aislamiento
Como se vid en et capitulo anterior el control de la capacitancia y el centrado
representan mas del 50% de las causas que ocasionan el desperdicio, por lo tanto se
{levaron a cabo las siguientes acciones:
110
5.1.1 Control de temperatura en el espumado de foam-skin
El porcentaje de expansion del polietiieno durante la extrusion, se controla a traves de
las temperaturas de la extrusora, pero en especial la temperatura de la Zona 5 es la que
proporciona la espumacion final en el foam. Esta zona esta conectada a un tubo de
capacitancia y a la canal telescépica, entre estas tres partes de la linea se controla gran
parte de la capacitancia coaxial durante el proceso de aisiamiento. En la fig. 5.1 podemos
ver esto graficamente.
ieeurle
sate tte ont poe eae pene
. —+ Ineremenco de ten.ceretue on Beit
Fig.5.1
La accién correctiva que se tomé fue sencilla, se programdo en el PLC de la maquina
un set-point de la zona 5, de esta manera el control de la temperatura sera diferente a las
demas zonas del extrusor. Esto se explica a continuacién:
El control de temperatura de las zonas del! extrusor (figura 5.2), consta de un
termopar o un RTD, el cuat se encarga de medir la temperatura del barril y manda la
411
referencia para que entre el ventilador en caso de que esté muy caliente la zona o por el
contrario, manda a fa resistencia a calentar hasta alcanzar la temperatura requerida.
En las zonas del extrusor, se programa un set point y ia maquina siempre corregira
contra éste, pero en ei caso de la Zona 5, se cambio de tal forma que ahora el set point ta
maquina lo utilizara solo como referencia, debido a que depende de su temperatura la
calidad y el control del producto, la maquina ajustara la temperatura dependiendo cuanto se
necesite, siempre y cuando caiga dentro del rango de tolerancia de e! set point. el cual es
de +-5%; cabe mencionar que si ja maquina esta parada, la Zona 5 al igual que las demas
zonas tendera a igualar el set point.
kuniée) Parmer aoe
* \ ‘ +
nema wo wee
oH Yen
ES) (S)
Fig. 5.2
A continuacién se describiran los demas elementos que intervienen en este control de
la Zona 5 y se hara una simulacién de como se controla ahora la capacitancia coaxial del
cable.
Tubo de capacitancia.
La funcién del tubo de capacitancia es medir la capacitancia coaxial en la linea. Esta
medicién expresada en voitaje se manda a un capacitor, el cual se encarga de procesar los
datos convirtiendo el valor de voltaje en Pf/m y enviarlo al PLC para ordenar las acciones
112
Gil x
OONV'Td Na
SISAL
viceversa. Esta medicién le indica al control de la maquina en qué posicién esta ta canal y
asi sabe hacia donde y cuanto debe recorrerse esta.
5.1.1.1 Simulacién del sistema de control de temperatura
Tomaremos como ejempio una corrida de un alma de un cliente de exportacion, como
en e} cual la tabla de proceso pide un valor de capacitancia coaxial de 170 Pf/m nominal
con una tolerancia de +-3 Pfim. Una vez que ia linea ha sido arrancada y ya con los
extrusores encendidos, iniciaremos explicando el contro! automatico del diametro sobre
aislamiento, el! cual tiene relacién directa con el comportamiento de la capacitancia.
Con el extrusor principal en automatico: el medidor de diametro de rayo laser que se
encuentra a la salida de la cana! de enfriamiento se encarga de detectar el valor de
diametro que presenta el conductor ya aislado, este valor es enviado al PLC el cual ie indica
al extrusor si el diametro del aisiamiento coincide con el valor del set point previamente
programado, de no ser asi, le obliga a corregir las RPM's hasta alcanzarlo, ejemplo: si el
diametro sobre aislamiento esta alto, el extrusor principal bajara sus revoluciones. Para el
caso del extrusor auxiliar, el automatico controla las RPM’s de una manera muy lIenta,
basicamente es usado el automatico para prevenir que cuando pare la linea este extrusor lo
haga también.
En to referente al control de capacitancia, el valor detectado por el tubo de
capacitancia es enviado al PLC, el cual ordena a la Zona 5 del extrusor principal si debe
calentar o enfriar dependiendo la capacitancia que tenga el conductor, como la Zona 5
114
tarda en enfriar o calentar 1°C, a canal telescopica se recorre para absorber la variacion de
capacitancia mientras la Zona 5 alcanza la temperatura requerida, esto es, si es necesario
enfriar ‘a temperatura, mientras la Zona 5 baja, la canal telescopica se acerca a la cabeza
de extrusion, y por el contrario cuando es necesario calentar el plastico, la Zona 5 sube y ja
canal telescdpica se recorre hacia atras para no enfriar y asi permitir que continue
expandiéndose el polietileno foam. Es importante mencionar que durante el proceso, la
canal telescopica tendera siempre a buscar su posicion en el 50%.
En la figura 5.3 se muestra el comportamiento de las variables de proceso y el control
de la maquina a diferentes condiciones.
Una accion adicional fue colocar en una visible del tablero de control este cuadro de
comportamiento de la maquina para controlar en automatico la capacitancia. De esta
manera si el operador tiene que hacer el control en forma manual, éste le sirve de ayuda
visual! para tomar una determinada accion operativa para con ja maquina.
15
CONTROL DE CAPACITANCIA Y DIAMETRO
DIAMETRO SOBRE AISLAMIENTO CAPACITANCIA COPPETTION POR SJUSTE DE
Alto Bayo Correcto Ata 6aa Correcta Disiancia 6 Vv aac» Temperatura
cadezatcana'l deltornilia | Zona 5
Mas grange Mas Mas eievada
Mas pequeta M: a Mas
Mas grance tar snia__| Mas elevada
Mas grance ) “las capide
jas Dequefa | Mas rapica
Mas pequefha | Mas rapica
Mas grande | Mas lenta_} Maz élevada
Mas peauefa! Mas ragiaa | Mas pais.
Fig. 5.3
Supongamos que en nuestra corrida de produccién se mantiene el valor de diametro
en 0.730 mm y el valor de capacitancia en 170 Pf/m, el tornillo del extrusor principal gira a
14 RPM's, la canal:telescépica esta en e! 50% y la temperatura de la Zona 5 es de 184°C:
durante la operacicn el diametro sube a 0.736 mm y la capacitancia baja a 167 Pf/m; lo que
haria la maquina es lo siguiente:
El tornillo del extrusor baja sus RPM’s a 13 y la canal de enfnamiento se recorre hacia
adelante para subir la capacitancia; si al alcanzar el didmetro nominal el conductor no ha
subido la capacitancia, la canal telescopica continua acercandose a la cabeza de extrusion
y la Zona 5 baja su temperatura a 183°C © menos si es requerido. Una vez alcanzado el
valor nominal de capacitancia la canal telescopica poco a poco regresa a su posicion
original quedandose e! control en la Zona 5.
116
Las variaciones que puedan existir en la capacitancia coaxial en linea se deben a
diferentes factores, como son: el enfriamiento no uniforme en fa canal; el flujo del plastico
en el herramental; la variacion en el porcentaje de expansion del plastico y hasta el medio
ambiente; también las variaciones en el diametro del cobre y su temperatura son criticas en
el control de la capacitancia.
5.1.2 Medicién de la temperatura del cobre
La temperatura del cobre es una variable que vio que era necesario cuidar, esta
temperatura se da en el precalentador, y sirve para obtener adherencia del plastico sobre el
conductor, asi como evitar el choque térmico entre el cobre y ei plastico caliente.
Anteriormente en el tablero de control se programaba un set point de voitaje en el
precalentador, el cual hacia que se mantuviera constante el calentamiento sobre el
conductor, pero al salir del recocedor, el cobre puede variar su temperatura por las
fluctuaciones del agua de enfriamiento en éste, lo que origina que aunque el calentamiento
sea constante, la temperatura puede variar.
Si se tienen variaciones en la temperatura del conductor ai entrar a la cabeza de
extrusion, el plastico que se encuentra cerca del cobre al momento de ser aislado, varia su
espumado, esto es, si el cobre esta en partes caliente y en partes un poco mas frio; e!
plastico, en donde se encuentra mas caliente, se expande originando burbujas mas
grandes que donde se encuentra mas frio el conductor y esto repercute en la capacitancia
del alma.
117
Se estuvieron analizando diversos mecanismos de como controlar esta temperatura
del cobre y se opto que la mas viable era controlar la temperatura del cobre y no et voltaje
del precalentador, este control es posible a través de una cabeza de medicion de
temperatura de cobre Luxtrén, la cual se instalé antes de entrar a la cabeza de extruido, De
no haberse podido comprobar que esta falta de control era un problema grave, mediante la
informacion arrojada por el sistema, estos controladores de temperatura no se hubieran
autorizado para su compra. En la fig. 5.4 podemos ver un esquema de esta cabeza de
medicion.
[| eae etercETS
aay oe
ute de se chs de eet del cotee Lc ober Kf ee]
Dreccom te . condor ton
Este equipo de medicion es de no contacto con ei cobre y funciona utilizando dos
censores programados por un set point a diferente temperatura controlada; la cabeza mide
la diferencia entre temperaturas del conductor que pasa a través de ella y los censores, y
de esta manera un microprocesador calcula la temperatura del producto, este
microprocesador se encuentra en un display al cual esta conectada la cabeza de medicion,
también en éste se programan los limites alto y bajo de los censores ya mencionados. La
118
cabeza Luxtrén es autocalibrable por lo que su medicién es confiable y aplicable al proceso
de extrusion en lineas en tandem.
El display de la cabeza Luxtrdn esta conectado directo al PLC, asi {a lectura obtenida
en la cabeza es procesada para su control, de esta manera se programa en el panel de
control de la linea la temperatura a la que se necesita el conductor y el PLC controla
automaticamente el voltaje del precalentador manteniendo lo mas constante posible la
temperatura del cobre a la entrada de la cabeza de extrusion. Esta opcion debe ser usada
en todo momento, sin embargo es posible regresar a controlar el voltaje del precalentador si
e! proceso asi lo requiere; el operador puede cambiar de control por voltaje a contro! por
temperatura posesionando et cursor en el sef point de ésta, es recomendable hacerlo con la
maquina en paro.
Para asegurar el control del proceso en linea, ademas de la cabeza de medicién de
temperatura, las maquinas tienen una serie de graficas en donde se puede observar el
comportamiento del material durante toda la corrida de produccion; en estas graficas se
puede almacenar informacién hasta de un dia anterior.
§.1.3 Instalacién de una grafica de advertencia
La ultima accién correctiva que se hizo en esta area, fue la programacion de una
grafica de advertencia cuando un producto estaba saliendo mal, a continuacion se detalla
mas esta situacion.
119
Se tienen graficas para observar el comportamiento de! diametro sobre aislamiento. la
velocidad de linea, las temperaturas de extrusion, el control de tensién. y la capacitancia
coaxial. A continuacién describiremos como trabaja esta ultima por ser la mas importante en
el proceso foam skin.
Como se muestra en la figura 5.5, para la capacitancia coaxial se grafican la hora
actual contra el valor en Pf/m, se tiene una linea continua que indica el valor nominal que
debe cumplir el alma (verde), una que indica el valor maximo (rosa) y otra que indica el valor
minima (rojo), la lectura que manda el tubo de capacitancia se va graficando
constantemente sobre éstas (amarillo) y para saber dénde empezé y donde termino cada
bobina, se tiene otra linea (blanco) la cual corre sobre la linea del limite maximo, al hacer un
cambio de bobina, ésta se desplaza al limite minimo y asi sucesivamente.
pum GRAFICA DE CAPACITANCIA
Visor nomena Cgrnisa 9€ Satna ol | umge asim,
ye
Latte monite Valor de Capa, { “t+
Hoa BE ENT IMO NAD Use
Fig. 5.5
Esta grafica estaba muy bien pero no mostraba advertencia alguna en caso de una
falla en el proceso pos lo que se instalé una grafica alarma, que consiste en que si el valor
de capacitancia del alma llegara a salirse de los limites, automaticamente se genera un
120
mensaje de error en {a parte inferior de la pantalla indicando asi que la bobina no esta
dentro de calidad (fig 5.6) y el operador debe tomar las acciones al respecto. Los limites
maximo y minimo pueden ser ajustados a donde se requiera, pero es recomendable que no
se muevan de +-3 Pfim en ningun caso.
: Pim GRAFICA DE CAPACITANCIA
Bobra con fabace
canactancie
Fig. 5.6
Para prevenir el efecto de! desbalance capacitivo de par a tierra es necesario tener
bien controlades los factores ya mencionados como son: el perfil de temperaturas de
extrusion para el polietiieno foam, la cantidad y temperatura del agua en la canal
telescopica; el recocido uniforme del cobre; el nivel de agua de enfriamiento en el
recocedor. Todas las acciones correctivas que se tomaron fue en base a la informacién que
estaba siendo recolectada dei sistema de control de! desperdicio.
121
§.2 Sobrantes de Cableado
Los resultados en esta area fueron los impactantes: se dieron en forma casi
inmediata y el ahorro economico fue considerable.
En ia figura 5.8 se puede observar el PLC que se colocé en ef panel de control en
lugar de tas tarjetas divisoras hechizas. Esta accidn correctiva fue la pieza clave para el
control de las iongitudes, ya que como se pudo comprobar las ultimas 4 maquinas que
tenian este sistema divisor mandaban bobinas irregulares. E! estudio estadistico hecho con
el laser fue el sustento para la aprobacion de la compra de dos PLC.
18 12 «10
Fig 58
122
Este es un PLC marca Siemens miniautémata compacto s5-95U, son equipos
compactos para resolver econémicamente tareas de automatizacion de pequenha
complejidad. Pueden utilizarse en todos aquellos mandos con una estructura sencilla y cuyo
montaje exige poco espacio.
De las partes importantes que se muestran en fig. 5.8 son:
§.- Compartimiento de bateria
6.- Conector de entradas y salidas analégicas
16.- Conector para entradas de alarma y contador (esta es la parte mas importante y
por la que se pudo utilizar).
§.3 Resultados
En el cuadro de graficas 5.1 se puede observar una disminucién paulatina del
desperdicio 5 meses después de la implementacion de! sistema de contro!. También se
puede observar la mezcla de produccién de esos mismos meses.
En el cuadro 5.2 podemos ver la disminucién del desperdicio en el area de estirado y
aislamiento.
En el cuadro 5.3 podemos ver la disminucién del desperdicio por sobrantes de
cableado de noviembre 97 a mayo 98.
123
VISWNINDVA WI 30 ONAdW3AS3O 13 Na veOoraw - Lg Qipens
OldId83d$30 130 NOIODNG3AY V1 Wavd QVGINNLYOdO 30 V3"V OWOS OLNIIWVISIV OdvVulLsa-
124
VOuVO 30 SSLNVYESOS NJ O1NIdH3dS 30 130 NOIDNNINSIG- OLNAINVISIV OOVYILSS VOLLIS Vauv- SOOQVIOYLNOS XAWTSL SOLONGONd Wud OSADONd- OdVaAIEVS A SALNVHEOS VOILE Vauv-
86 O83N834 30 MlLYVd ¥ SAQVGIOOT3A 30 OLNAWNY- NIMS WYOd Vad O1010N3dS30 3d JSIGNI OLTV- NIMS WY¥Od N3 %08 ¥ SLNZIGNSL SOLONAONd WIOZSW- SOGIIOS SOLONGONd Na ALNVNINOG NOI9ONdOdd-
8661 2661
Tay ozaew owauead ouana 4664 + gay oun owayaas owan3 tobe !
WOLNADUOd
YOTYA
JWNINATYOd BOTWA
ae bene fee as anene ee ae Wwaois—=— | 6 rane ee NoIsondoNd—o—
Og;T0s O1DIGWads30 Old1dY3dS30 30 SadIdN)
Tay OzEWW owsneaa mana t66t wav Ozu ouayegs 083N3 1661
TWALN33Y0S YOTWA
AWAINIDUOd YOTWA
(ewan) | *t
OGINOS $4 NIXS WYO NOISONdOwa NIMS WVO4 O191N3dS30
SOaVLINSAY 2 (i
2g qupeng
%O8e %G9 820° 48S ggb'ez AYEWSIAON
WEG E | %GE %BS 692'7SP org'at JyaWFIOIG
Here AGE g99'S6Z 6Lr'Ot ONZN3
YG9'€ WET L60'LLE 09s'9 ousayaad
WIGS | %9"'S %O’ LEZ'Gdb tez'9L OZYVN
EG v WLS 066'691 82b'8 qWsav
ie GS b8s'EpZ bre 1h gL OAV
oanos oavullss oainos % | NOIOONIGOYd NOIOONGOYd OlOIGHAdS3a ogoidsd
ALO GE 92Z'91€ LL2'bh AYEWSIAON
E'S |%99'v HEY 298° 42€ LE0'Ot AYEWsI9IG
NOG L WGI 660'6%S gos'br QYSN3
WLGL MLL veZ'2ls 96894 ousauas4s
HEL | %LEL %08 2ve'ZOL €22'6S OZYVN
%~VO %BL €69'Z09 680'rP aay
%9L'9 GY LpS'661 L9v'vt 8 OAV
wvod OdvueiLsa wvO4d % | NOIOONGONd NoIONonNdoOdd OldiIddadS3d ogoluad
SOaVLINSSAY
OLNFINVISIV A OOVHILSS YOd OdVYANAD O1DIGYAdS3a
125
eg Gupeng
126
OLNAIWVISIV + JYaOO
OanNsad 3Y¥aOO SOX SNOL > TWNSNAW OIGANONd OUNOHY
OGNNSad 3yg09 Som SNOL 028 olaawoud NoIDoNGOud
Sole vos €06 BLL 6F SUaNSIAON were 1%Brz 9e9'08Z 1S8'6} 3uaNaloI0
%L9'% Z9L'bv8 6al'ez OuZN3 %80% Sle ebL 06/'St ousuaa
AWE b |%06'1 ess'e/8 800'ZL OZYVW
%ZzB'L e89'ZLL z6z'bl qa %zL'b eee'shZ z9S'ZI 92 OAV
% |OQVILSANOIDONdOYd| oldiddads30 oaolwad
OQGNNS3Ad 3YsOd 3d SOM NA SOAVLINS3Y
OGV431EV9 3d SALNVYEOS HOd OGVYANSAD O1DIdYadS3Aa
CONCLUSIONES
Las principales conclusiones de este trabajo de titulacion son:
« La profundidad de los analisis ingenieriles aplicados a !a implementacion det
sistema de control son satisfactorios. El estudio del que fue objeto el proceso
de fabricacion de un cable telefonico, asi como el andlisis del sistema de control
tradicional del desperdicio fueron lo suficientemente profundos para conformar la
base tedrica de las acciones correctivas que se aplicaron y que efectivamente
disminuyeron el desperdicio en las areas mas criticas de la planta.
« El proyecto se realiz6 para resolver una problematica reat que se tenia en la
planta de cables telefonicos. Al momento de tomar las decisiones a lo largo del
proyecto siempre fueron para sortear una problematica real, esta fue desde la
ubicacion de-las principales causas del desperdicio hasta la toma de acciones
127
correctivas en la planta de cables telefénicos, especialmente en el area de
estirado y aislamiento.
La implementacion del sistema de informaci6n permite !levar a cabo un proceso de
mejora continua en el area de estirado aislamiento tandem. Debido a todos los
reportes y cursos de capacitacién que se impartieron a lo largo del proyecto se logré
fincar un sistema confiable de informacién, ademas de inculcar en los operadores el
sentido de la responsabilidad para con la empresa en cuanto su papel como actor
principal en ta disminucioén del desperidicio. Por todos estos conceptos, aunado a las
acciones que tomaron, se entré en una espiral de mejora continua.
El sustento estadistico fue determinante para la autorizacién de equipo necesario
para reducir el desperdicio. Esta situacion se vivid plenamente cuando se tuvo que
monitorear y presentar un estudio de como era la situacién en los sobrantes de alma en
cableado. De no haber existido este estudio la toma de decisién de ia compra de Jos
PLC siemens no se hubiera dado. Una vez que se adquirieron se comprobo
nuevamente mediante la estadistica de las mediciones con el patron laser que habia
sido una buena decision.
128
BIBLIOGRAFIA
H.B. MAYNARD
GERE, JAMES M.
STEPHEN P.TIMOSHENKO
J.T. MAUPIN
J.C. REMLEY
“Industrial Engineering Handbook”
Mc. Graw-Hill
“Mecanica de Materiales”
Grupo Editorial Iberoamericana
México, 1986
“Measurements in multipar cables"
Vol. 30 July 1951
“The extrusion of high density polyethy-
lene insulated wire for filled telephon
Cable”
Brooke, I.W.C.S: 1975.
129
LUXTRON
SIEMENS
Ts!
PIERELLI
WILLIAM H.HAYT JR
WALPOLE & MYERS
Luxtron temperature measurement
System 7000 series”,
Operating guide.
Parkway, santa clara CA
“Miniautomatas compactos S5-90U y
$5-95U"
Catalogo ST 52.3 1994
“Lenght and Speed Gauge”
The model CB100 LaserSpeed Gauge
And Accesories
‘Construccién de cables para telecomuni-
Caciones”
CCT-GECAT 015/78
“Teoria Electromagnetica”
Mc Graw Hill
Quinta Edicién, México
“Probabilidad y Estadistica”
Mc Graw Hill
México, Quarta edicion
130
CONDUMEX
BELDEN
STEVENSON WILLIAM
“Catalogo telecomunicaciones
Y electronica.”
Grupo Condumex, 1997.
“Master Catalog”
Cooper Industries, inc. 1990
‘Production and Operations Managment”
Fourth Edition
131